I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ВЛИЯНИЕ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ

• Авторы
• Файлы работы
• Наградные документы

Романова Д.О. 1

---

1МБОУ СОШ №4

Работа в формате PDF

6.1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьника

Введение………………………………………………………………..…….….…..….2

Глава 1. Теоретическая часть……………………………..………………….……..…3

1.1 Влияние тяжелых металлов на рост и развитие растений..……… ….…….….3

1.1.1 Никель………………………………………………………………………….. 3

1.1.2 Медь…………………………………………………………………………..…3

1.1.3Свинец……………………………………………………………..…………….3

1.1.4 Железо…………………………………………………………………..………3

Глава 2. Экспериментальная часть…………………………………..………...……...4

2.1Описание первого опыта ……………………………….………………...…….4

2.2 Опыт 1. Ход эксперимента и выводы на его основе….…………….…....…….4

2.3 Опыт 2. Ход эксперимента…………………………..………...………………...8

2.4 Опыт 3. Ход эксперимента………………………………………………………8

Заключение…………………………………………………………………….…..……9

Литература…………………………………………………………………………......10

Приложение……………………………………………………………….………..….11

Введение

Планетарный, или глобальный, масштаб вносимых человеком изменений в природные условия на Земле, предсказанный ещё в начале 20 века В.И. Вернадским, уже стал реальностью. « Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой». Хозяйственная деятельность человека губительна для природы. Многие отходы бытовой и промышленной деятельности человека содержат тяжелые металлы. Это не может не влиять на живые организмы. В своей работе я попыталась изучить влияние ионов тяжелых металлов на растения, грибы и животный белок, чтобы лучше понимать роль металлов в жизнедеятельности организмов и последствия загрязнения биосферы.

Цель:

Изучить токсический эффект солей тяжелых металлов на живые организмы

Задачи:

- изучить научную литературу, касающуюся данного вопроса

- составить предварительный вывод о влиянии солей тяжёлых металлов на рост и развитие растений, опираясь на изученные мной литературные источники

- подтвердить или опровергнуть полученные знания путём исследования.

-изучить действие солей тяжелых металлов на активность дрожжей;

-изучить воздействие солей тяжелых металлов на белки животных;

Объект исследования: семена кресс-салата, дрожжи, куриный белок

Предмет исследования: воздействие ионов тяжелых металлов на живые организмы.

Гипотеза:ионы тяжелых металлов: меди, железа, свинца, никеля угнетающе действуют на развитие и жизнедеятельность живых организмов

Актуальность исследования: в настоящее время все живые организмы, в том числе и человек, подвергаются пагубному влиянию антропогенных загрязнителей, находящихся в отходах промышленных предприятий и попадающих в окружающую среду. Одним из сильнейших по действию и наиболее распространенным химическим загрязнением является загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами.

Практическая значимость работы заключается в том, что результаты ее должны способствовать ограничению использования предметов и продуктов, содержащих в своем составе соли тяжелых металлов. Ведь они угнетающе действуют не только на живые организмы природы, но и на организм и здоровье человека.

Глава 1.Теоретическая часть.

В теоретической части было рассмотрено пагубное влияние никеля, меди, свинца и железа на рост и развитие растений.

1.1 Влияние тяжелых металлов на рост и развитие растений.

Тяжелые металлы - биологически активные металлы. Тяжелые металлы, как известно, в малых количествах являются необходимой частью живых организмов. В биологии их называют микроэлементами. Но накопление тяжелых металлов может привести к сильному изменению состояния любого организма.

1.1.1 Никель

Типичные симптомы токсического действия никеля: хлороз, появление желтого окрашивания с последующим отмиранием, остановка роста корней и появления молодых побегов или ростков, деформация частей растения, необычная пятнистость, в некоторых случаях - гибель всего растения.[3, стр. 61]. Для животных избыток никеля ведет к нарушению зрения.

1.1.2 Медь

В то же время в больших дозах медь токсична, особенно для грибов и бактерий. Избыток меди также чрезвычайно вреден для растения. Проявляется он в том, что растение тормозится в развитии, на листьях появляются бурые пятна, и они отмирают. Начинается процесс с нижних более старых листьев.

Для человека высокая концентрация меди ведет к разрушению печени. Определить избыток меди в организме можно по желтым и зеленым кольцам на радужной оболочке глаз.

1.1.3 Свинец

Свинец снижает урожайность растений, подавляет процесс фотосинтеза, препятствует поступлению некоторых микроэлементов в организм. Внешние признаки: появление тёмно-зелёных листьев, скручивание старых листьев, чахлая листва.

1.1.4 Железо

Избыток железа случается довольно редко, при этом прекращается рост корневой системы и всего растения. Листья при этом принимают более тёмный оттенок. Если же в силу каких-либо причин избыток железа оказался очень сильным, то листья начинают отмирать и осыпаться без всяких видимых изменений. При избытке железа затрудняется усвоение фосфора и марганца, поэтому могут проявляться и признаки недостатка этих элементов. [10]

Глава 2.Экспериментальная часть

В экспериментальной части было рассмотрено влияние ионов тяжелых металлов на рост и развитие семян кресс-салата, активность дрожжей, а так же влияние на структуру куриного белка.

2.1 Описание опыта 1

Для проведения эксперимента были заготовлены 9 ватных подстилок, в которые было заложено по 20 семян кресс-салата. Заготовки были помещены в 9 разных блюдцах. В 8 чашках вату смачивали разными растворами солей : CuSO4, FeSO4, NiSO4 и Pb(NO3)2, с концентрациями 0,1% и 0,2%. А в 9 вату смочили водой, что стало контрольным образцом.

2.2 Опыт 1. Ход эксперимента и выводы на его основе.

Исходя из результатов эксперимента, мной были составлены 7 сводных таблиц на каждый день эксперимента.

День 1:

Таблица 1.

Вывод: На начальном этапе развития семян ни одна соль не оказала пагубного влияния.

День 2:

Таблица 2.

Вывод: Результаты второго дня показали, что ионы железа негативно повлияли на всхожесть семян. Ионы свинца простимулировали всхожесть семян, а ионы меди и никеля почти не повлияли на всхожесть семян.

День 3:

Таблица 3.

Вывод: Результаты третьего дня показали, что ионы железа превысили допустимое значение концентрации и стали отрицательно воздействовать на рост семян кресс-салата. Ионы свинца продолжают стимулировать рост и всхожесть семян. Ростки у семян, на которые подействовали ионами меди значительно короче контрольно образца от 3 до 7 раз в зависимости от концентрации. А те, на которые оказали влияние ионы никеля, были меньше в 2-3 раза меньше контрольного образца.

День 4:

Таблица 4.

Вывод: По результатам четвёртого дня ионы железа способствовали гибели некоторых семян кресс-салата. Ионы свинца начали затормаживать рост растений. Растения, на которые оказывали влияние ионы меди, перестали расти. Ионы никеля затормаживали рост растения.

День 5:

Таблица 5.

Вывод: По результатам пятого дня ионы железа способствовали гибели всех семян кресс-салата. Ионы свинца оказали влияние на внешний вид растений, листья покрылись коричневыми пятнами. В ионах меди ростки останавливаются в развитии и имеют светлый болезненный цвет. Ионы никеля по-прежнему затормаживают рост и развитие, ростки поблёкли и меньше контрольных образцов примерно в 3-4 раза.

День 6:

Таблица 6.

Вывод: По результатам шестого дня влияние ионов свинца остановило рост и развитие растений, часть семян погибла. Ионы меди оказали столь негативное влияние, что некоторые растения погибли. Из-за ионов никеля ростки поблёкли ещё сильнее и стали увядать.

День 7:

Таблица 7.

Вывод: К концу эксперимента из-за ионов железа погибли все ростки, из-за ионов меди и свинца большая часть растений так же погибла. Из-за избытка ионов никеля растения стали погибать.

2.3 Опыт 2. Ход эксперимента

Предварительно распускаем в воде сухие дрожжи. Полученный раствор разливаем по 10 мл в подготовленные и подписанные пробирки. В каждую из них добавляем по 3 мл(0,5M) раствора соответствующей соли и дистиллированной воды. Сверху капаем на все это расплавленный парафин (по 20 капель). Застывший парафин образовал сразу же пробку. В этих условиях дрожжи сбраживают сахар, образуя этанол и углекислый газ. Объем выделившегося углекислого газа пропорционален активности гликолиза .

Наблюдали: собирающийся в пробирке углекислый газ толкает и поднимает парафиновую пробку вверх. Однако скорость идущего процесса в разных пробирках разная. Особенно интенсивно реакция шла в одной пробирке – с водой. В ней парафиновая пробка через 2 часа после начала эксперимента поднялась на высоту 2 см от первоначального уровня. В растворах солей интенсивность выделения пузырьков газа сначала уменьшалась, а затем совсем прекратилась. Через 2 часа высота собравшихся пузырьков составила: в соли железа и никеля 5 мм, в соли меди и свинца по 4 мм.

2.4 Опыт 3. Ход эксперимента

Первоначально приготовили неразбавленный раствор белка. Затем этот раствор сразу же разлили по 10 мл в подготовленные и подписанные пробирки. В каждую из них медленно, по каплям из пипетки при встряхивании, добавили по 2 мл(0,5M) растворов подготовленных солей и воды.

Наблюдали: в пробирке с белком после добавления дистиллированной воды никаких признаков реакции нет, то есть свойства белка не изменились. В пробирке с белком после добавления раствора соли меди сразу же образовался осадок в виде голубоватого нерастворимого вещества. В пробирках с белком после добавления к нему раствора соли свинца и никеля выпал осадок в виде белого нерастворимого вещества, а в пробирке с белком после добавления соли железа выпал осадок желто-оранжевого цвета.

Заключение

Проведенное изучение литературных источников и экспериментальное исследование дали возможность сравнивать полученные данные.

Литературные сведения

•  
  •  
    •  

      • Сведения из литературы свидетельствуют о том, что:

• При избытке свинца происходит снижение урожайности, подавление процессов фотосинтеза, появление темно-зелёных листьев, скручивание старых листьев и опадание листвы.

• Избыток меди проявляется в том, что растение тормозится в развитии, на листьях появляются бурые пятна, и они отмирают.

• Типичные симптомы токсического действия никеля: хлороз, деформация частей растения, необычная пятнистость, в некоторых случаях - гибель всего растения.

• При избытке железа листья принимают более тёмный оттенок. При сильном избытке листья начинают отмирать и осыпаться без видимых изменений.

Экспериментальные данные

• Проведенное исследование по выращиванию растений кресс-салата в условиях поступления ионов тяжелых металлов показало что:

• свинец вызывает усиленный рост растений, появление тёмно-зелёных листьев и их скручивание, а также уродства стебля и ростков;

• медь замедляет скорость роста и способствует преждевременной гибели растения;

• никель способствовал остановке роста корней и появления молодых побегов;

• т.к.концентрация железа оказалась выше предельно допустимой, то я отметила, что растения начали погибать.

Выводы:

• Сравнивая данные из литературных источников и полученные экспериментальные данные, мы пришли к выводу, что литературные источники подтверждены исследованием.

• Ионы тяжелых металлов, действительно, угнетающе действуют на всхожесть, рост и развитие растений на примере кресс-салата.

• Ионы тяжелых металлов уменьшают активность дрожжевых грибков, проявляя токсические свойства.

• В результате воздействия на белки солями тяжелых металлов происходит осаждение белков из раствора, при котором белки теряют свою биологическую активность.

• Все из исследованных тяжелых металлов (железо, медь, свинец, никель) негативно влияют на живые организмы.

Список литературы.

1. Добролюбский О.К. Микроэлементы и жизнь,- М.: Мол. Гвардия, 1956.

2. Дробков А.А. Микроэлементы и естественные радиоактивные элементы в жизни растений и животных, - Научно-популярная серия., М.: АН СССР, 1958.

3. Вредные химические вещества. Неорганические соединения I-IV групп, Под ред. проф. Филова. В.А. - М.: Химия, 1988.

4. Шапиро Я.С. Биологическая химия, М.- Издательский центр Вентана-Граф, 2010.

5. Общая химия, Под ред. Ершова Ю. А., - М.: Высшая школа, 2005.

6. Подгорный П. И. Растениеводство, - М.: Издательство сельскохозяйственной литературы, журналов и плакатов, 1963.

7. Соболева Е. В., Ковековдова Л. Т. Свинец в почвах и растениях г. Уссурийска и Уссурийского района, - Эл. журнал Исследовано в России, 2003. /articles/2003/182.pdf

8. Медицинский справочник.

9. http://www.webelements.narod.ru/elements/Fe.htm

10. http://grow.kalarupa.com/2011/mineral-disbalance/

Приложение

Приложение 1

«Опыт 1.Влияние ионов металлов на всхожесть, рост и семян на примере кресс-салата. День 1»

Приложение 2

«Опыт 1.Влияние ионов тяжелых металлов на всхожесть, рост и развитие семян на примере кресс-салата. День 3.

Приложение 3

«Опыт 1. Влияние ионов тяжелых металлов на всхожесть, рост и развитие семян на примере кресс-салата. День 5»

Приложение 4

«Опыт 1. Влияние ионов тяжёлых металлов на всхожесть, рост и развитие семян на примере кресс-салата. День 7.»

Приложение 5

«Опыт 2. Влияние ионов тяжёлых металлов на активность дрожжей»

Приложение 5

«Опыт 2. Влияние ионов тяжёлых металлов на структуру белка»