Отдел образования Рогачёвского райисполкома
ГУО «Запольский УПК Рогачёвского района»
Влияние выхлопных газов автомобилей на рост и развитие растений
Исследовательская работа
ученика 9 класса
ГУО «Запольский УПК Рогачёвского района»
Клачкова Сергея Витальевича
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 и хлора
2.1.2.4 Исследование почвы
2.1.2.5 Исследование пырея ползучего
2.1.2.6 Исследование влияния почвенного фильтрата на 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 наше время. Природная среда подвергается антропогенному воздействию, в результате чего загрязняются воздух, почва, вода. Это приводит к ухудшению здоровья человека.
Одним из основных источников загрязнения окружающей среды является автотранспорт, так как в состав выхлопных газов входят угарный газ, оксиды азота и серы, углеводороды, соединения тяжелых металлов - вещества, чрезвычайно токсичные для живых организмов. Эти вещества вовлекаются в круговорот веществ, попадают в организмы растений, животных и человека.
В результате выбросов автомобильных двигателей атмосфера обогащается рассеянным свинцом, оседающим на поверхность почвы в придорожной зоне. Наличие свинца в выхлопных газах объясняется тем, что тетраэтилсвинец добавляется в бензин в качестве антидетонатора. В
1л. бензина может содержаться около 1г. тетраэтилсвинца, который разрушается и выбрасывается в атмосферу в виде соединений свинца. В выбросах дизельного транспорта свинец отсутствует. [1] Загрязнение биосферы свинцом иллюстрирует такой факт: содержание свинца в костях древних людей составляло всего 2мг, в то время как у современного человека-100-200 мг.[2] Растения и грибы, растущие в придорожной зоне, накапливают свинец в своих органах, усваивая его преимущественно из почвы. Растущие вдоль дорог растения становятся пищей для животных, в результате чего свинец накапливается в организме животных, вызывая патологические изменения. Многие люди собирают грибы и ягоды вдоль дорог. Употребляя в пищу загрязнённые свинцом грибы и ягоды, люди подвергают своё здоровье опасности. Поэтому мы решили провести исследование загрязнённости почвы и растений ионами свинца и хлора в нашей местности, выяснить их влияние на рост и развитие растений. На основе полученных результатов разработать рекомендации для местного населения о сборе ягод и грибов вдоль дорог.
В нашу деревню Заполье из города Рогачёва ведут две автомобильные дороги. Одна из них используется чаще, так как она короче. Эта дорога проходит через участок леса. По ней ежедневно проезжает достаточно много автотранспорта, так как из Заполья дорога ведет к другим населенным пунктам района.
Приступая к исследованию, мы выдвинули гипотезу: выхлопные газы, содержащие вредные вещества, влияют на рост и развитие растений. Так как основное количество веществ, содержащихся в выхлопных газах, оседает вблизи дорог, то по мере удаления от них степень воздействия выхлопных газов автомобилей на растения уменьшается.
Цель работы: определить влияние выхлопных газов автомобилей на рост и развитие растений.
Задачи:
Изучить и проанализировать литературу о влиянии выхлопных газов на окружающую среду.
Определить наличие ионов свинца и хлора в почве и соке пырея ползучего, собранных возле автомобильной дороги и на расстоянии 10,20,50 и 100 метров от нее (участок леса).
Установить степень влияния ионов свинца и хлора на прорастание семян фасоли и развитие проростков.
Объект исследования: почва и растения, взятые возле автомобильной дороги и в лесу.
Предмет исследования: влияние ионов свинца и хлора на жизнедеятельность растений.
Теоретическая значимость работы определяется тем, что полученные в результате исследования данные расширяют знания о влиянии автотранспорта на окружающую среду.
Практическая значимость исследования заключается в том, что полученные материалы можно использовать для оценки экологического состояния окружающей среды своей местности и разработки рекомендаций для жителей д. Заполье о выборе мест сбора грибов, ягод, лекарственных растений.
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Изучив и проанализировав литературу, мы выяснили, что сегодня на все живые существа биосферы негативно действует огромное количество химических веществ, производимых и используемых человеком. Большинство из них не перерабатывается природой, так как для синтетических веществ не существует редуцентов. Они накапливаются, отравляя окружающую 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 представляют тяжелые металлы (свинец, медь, ртуть, кобальт и другие), которые в большом количестве накапливаются в почве, воде, продуктах питания. Тяжелые металлы используются человеком давно. Об опасных свойствах некоторых из них было известно ещё в начале второго тысячелетия. Сведения о свинцовых отравлениях известны ещё с тех времен, когда из свинца изготавливали водопроводные трубы. Такой водопровод действовал в Древнем Риме (в это время продолжительность жизни римских патрициев не превышала 25 лет). Сегодня, вероятно, нигде в мире нет свинцовых водопроводов, но число отравлений свинцом возрастает. Свинец выбрасывается в атмосферу в составе выхлопных газов автомобилей. Значительная часть его накапливается в почве, особенно вблизи автомобильных дорог. В придорожной полосе на расстоянии до 100 метров от шоссе содержание свинца может достигать 100-150 мкг на кг почвы, в то время как его нормальное содержание в литосфере составляет не более 10 мкг на кг.[2]
При попадании в организм повышенных концентраций свинца в зависимости от дозы могут развиваться острые и хронические отравления. При остром отравлении может наступить смертельный исход. Хроническое отравление развивается при постоянном употреблении свинца в малых дозах. Он имеет свойство накапливаться в тканях организма. Свинец откладывается практически во всех тканях и органах (особенно много в волосах, ногтях, слизистой оболочке десен). Основной механизм действия свинца на организм заключается в том, что он блокирует ферменты, участвующие в синтезе гемоглобина, в результате чего красные кровяные тельца не могут переносить кислород, развивается анемия и хроническая недостаточность кислорода. У детей избыток свинца приводит к развитию рахита, замедлению умственного и физического развития, снижению остроты слуха.[3]
Содержание хлора в организме растений составляет примерно 0,1% (по массе). Это один из основных элементов водно - солевого обмена всех живых организмов. Ионы хлора участвуют в энергетическом обмене, положительно влияют на поглощение корнями кислорода. У растений хлор принимает участие в окислительных реакциях и фотосинтезе.
При избытке хлора может наблюдаться утолщение стебля, скручивание и отмирание листьев.
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Анализ литературы по проблеме показал, что выхлопные газы автомобилей загрязняют окружающую среду и в городах, и в сельской местности. От выхлопных газов страдают все живые организмы: растения, животные, человек.
Экспериментальные исследования проводились в сентябре и октябре 2010 года.
2.1 Методика эксперимента
2.1.1 Оборудование, реактивы, материалы
конические колбы;
химические стаканы;
фарфоровые ступки с пестиками;
воронки;
пробирки;
лотки для семян фасоли;
бумажные фильтры;
дистиллированная вода;
этиловый спирт;
раствор иодида калия;
раствор нитрата серебра;
универсальная индикаторная бумага;
пробы почвы;
растения пырея ползучего;
семена фасоли.
2.1.2 Последовательность эксперимента
2.1.2.1 Взятие проб почвы
Пробы почвы взяты 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. от дороги(проба№5).
2.1.2.2 Сбор растений пырея ползучего
Для эксперимента выбран пырей ползучий, так как этот вид произрастает на всех участках, где были взяты пробы почвы. На этих же участках были собраны растения пырея ползучего. (Приложения А, Б, В, Г, Д)
2.1.2.3 Качественные реакции на ионы свинца и ионы хлора[4]
Ионы свинца Pb2+ можно обнаружить с помощью раствора иодида калия. Ион J- образует с ионом Pb2+ желтый осадок:
Pb2+ + 2J- = Pb J2↓
Ионы хлора Cl- можно обнаружить с помощью раствора нитрата серебра. Ион Ag+ образует с ионом Cl- белый творожистый осадок:
Ag+ + Cl- = AgCl↓
2.1.2.4 Исследование почвы
Образцы почвы одинаковой массы из каждой пробы поместили в конические колбы, залили одинаковым количеством дистиллированной воды и поставили на 3 дня. Затем все пробы профильтровали, полученный фильтрат проверили на наличие ионов свинца и хлора, определили кислотность.
Результаты эксперимента занесли в таблицу 1:
Таблица 1
Результаты исследования почвы
|
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 всех образцов пырея ползучего получили сок, добавили в него этиловый спирт и дистиллированную воду и поставили на 3 дня. Через 3 дня профильтровали, фильтрат проверили на наличие ионов свинца и хлора. Результаты эксперимента занесли в таблицу 2.
Таблица 2
Результаты исследования пырея 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 прорастание семян фасоли
Для исследования были взяты семена фасоли, так как они крупные и быстро прорастают. Отобраны семена фасоли одинакового размера, без повреждений. По 10 семян фасоли были помещены в фарфоровые чашки. В каждой чашке семена были обработаны почвенным фильтратом одного из образцов почвы. За прорастанием семян велись наблюдения.
Результаты наблюдений 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 разном расстоянии от автомобильной дороги, на рост и развитие фасоли
В каждом опытном образце были отобраны по 4 наиболее хорошо проросших семени фасоли.
Проросшие семена фасоли были посажены в почву соответствующего образца. За ростом и развитием растений велось наблюдение в течение 10 дней. Результаты наблюдений занесены в таблицу 4.
Таблица 4
Рост и развитие проростков 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 ионов свинца определяли с помощью иодида калия. Выпадение желтого осадка в пробах №1,2,3 свидетельствует о том, что почва, взятая возле автомобильной дороги, а также в 10 и20 метрах от нее, содержит ионы свинца. В пробах №4,5, взятых на расстоянии 50 и100 метров от автомобильной дороги, ионы свинца не обнаружены.
Ионы хлора присутствуют в пробах №1,2,3,4,5, так как при исследовании проб с помощью нитрата серебра выпал осадок белого цвета. Однако, интенсивность выпадения осадка в пробах №4 и 5 очень слабая. Следовательно, в этих пробах ионы хлора присутствуют в незначительных количествах.
Исследование сока пырея ползучего показало, что сок растений, произрастающих возле дороги, содержит ионы свинца. В соке растений , собранных на расстоянии 50 и 100 метров от дороги, ионы свинца не обнаружены. Ионы хлора присутствуют в небольшом количестве во всех пробах сока пырея ползучего.
Семена прорастали неравномерно. На второй день корешки появились у 6 семян в пробах №1 и №5, в пробе №4 - у 4 семян, а в пробах №1 и №2 - только у 2 семян. В последующие дни количество проросших семян в пробах №1,2и 4 стало по 8, в пробе №3 - 7, в пробе №5 - 9 семян. Наиболее развитые зародышевые корешки были у семян в пробах №4 и №5, а также у 6 семян в пробе №1.
Проростки фасоли 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 два проростка, а в пробе №5- один. В пробах №2 и 3 по два проростка развивались хорошо, хотя и были несколько ниже проростков из проб №4 и 5. А вот остальные проростки стали отставать в росте, желтеть и постепенно усыхать. В пробе №1 проростки сразу развивались медленно, а потом и вовсе стали усыхать. Данные результаты говорят о том, что ионы свинца и избыток ионов хлора отрицательно влияют на рост и развитие растений
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Вредные вещества, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей, накапливаются в окружающей среде.
2. В результате проведенных исследований была подтверждена выдвинутая в начале работы гипотеза. Наибольшее количество ионов свинца и хлора содержится в почве и соке растений, находящихся в непосредственной близости от автомобильной дороги. По мере удаления от дороги содержание ионов свинца и хлора в окружающей среде уменьшается.
3. Источником ионов хлора могут быть противогололедные реагенты. Ионы хлора повышают засоление почв, что сказывается на росте и развитии растений. Но небольшое количество ионов хлора необходимо всем живым организмам, поэтому ионы хлора были обнаружены во всех пробах растительного сока.
4.Содержание ионов свинца в соке пырея ползучего говорит о том, что растения поглощают из почвы и накапливают в себе эти ионы.
5. Ионы свинца и избыток ионов хлора влияют на рост и развитие растений. Растения растут медленнее, хуже развиваются, быстрее погибают.
6.Необходимо информировать население о влиянии выхлопных газов автомобилей на окружающую среду.
На основании проведенных исследований разработаны следующие рекомендации:
1.Нельзя собирать и употреблять в пищу растения и грибы, растущие вдоль автомобильных дорог, так как они накапливают вредные вещества из выхлопных газов автомобилей, а эти вещества при попадании в организм человека способствуют ухудшению его здоровья.
2. Нельзя собирать и применять для лечения лекарственные растения, произрастающие вблизи автомобильных дорог, так как накопившиеся в них вредные вещества из выхлопных газов автомобилей делают их опасными для здоровья.
3. Необходимо высаживать вдоль автомобильных дорог растения, устойчивые к загрязнению окружающей среды для ограничения попадания вредных веществ выхлопных газов автомобилей в окружающую среду. Для этих целей подходят яблоня, липа мелколистная, клен платанолистный, берёза повислая, тополь черный.[5]
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Голубев И.Р.,Новиков Ю.В. Окружающая среда и ее 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 газам автомобилей/ Т..Н.Литвинова, К.Смыкова, И.Морозова// Экалогiя.-2009.-№12.-С.20-23.