ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА РАЗВИТИЕ КОМНАТНЫХ РАСТЕНИЙ

IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА РАЗВИТИЕ КОМНАТНЫХ РАСТЕНИЙ

Баранник Александр Андреевич 1
1МБОУ "Тучковская средняя общеобразовательная школа № 2"
Ростова Светлана Алексеевна 1
1МБОУ "ТСОШ № 2"
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение

Актуальность. Окружающая среда для растений является тем источником, откуда растения черпают необходимые для нормальной жизнедеятельности всевозможные вещества. В городе следует учитывать воздействие солей тяжелых металлов на здоровье человека как в домах, так на работе и в школе. Актуальность моего исследования заключается в том, что помещения, где мы находимся большую часть времени практически всегда плохо проветриваются, а на источники тяжелых металлов обычно не обращают внимания. Особенно, вредному воздействию солей тяжелых металлов подвержены растения, которые есть в каждом доме или квартире. Растения легко накапливают различные вещества и не способны к активному движению. Следовательно, по их состоянию можно судить об экологической обстановке. А поскольку растения являются биоиндикаторами, т. е многие изменения имеют специфические проявления, они идеально походят для исследовательской работы. Таким образом, в данной работе необходимо выяснить, как именно соли тяжелых металлов влияют на рост и развитие растений.

Гипотеза: Ионы тяжелых металлов губительно действуют на растения.

Цель работы: изучение воздействия солей тяжелых металлов на рост и развитие растений.

Задачи:

1. Обобщить теоретические сведения о влиянии солей тяжелых металлов на природу.

2. Сделать предварительный вывод о разрушительном действии солей тяжелых металлов на природу.

3. Сделать листовку - рекомендацию по необходимости утилизации отходов, содержащих тяжелые металлы в специальные контейнеры

4. Результаты работы представить на конкурс юных исследователей окружающей среды

Методы исследования:

1.сбор информации из различных источников

2. Лабораторный эксперимент

3. Анализ информации и сведений, полученных в результате опытов.

Теоретическая часть:

Факторы роста и развития растения.

Для успешного выращивания растений, необходимо знать основы их биологии: фазы роста, особенности развития, изменение потребностей по мере роста, а также учитывать факторы, непосредственно влияющие на их рост и развитие. Для того что бы растение начало расти и в дальнейшем благополучно развивалось необходимы определенные факторы развития. Самыми важными и незаменимыми являются свет, тепло, вода и кислород. Рассмотрим каждый из перечисленных факторов подробнее.

1. Свет. Свет является одним из важнейших факторов, влияющих на развитие растений, так как он необходим для синтеза органических веществ в процессе фотосинтеза. Благодаря свету, растение получает тепло и энергию, свет также стимулирует активность, ускоряет созревание плодов и определяет длительность цветения.

2. Тепло. Температура окружающей среды также оказывает влияние на рост и развитие растений. То или иное растение произрастает в разных климатических зонах, а значит и в разных температурных пределах.

3. Вода. Вода необходима для поддержания жизнедеятельности растения. Воду растения получают из почвы или из влажного воздуха.

4. Кислород. Также растения, несомненно, нуждаются в кислороде, так как с помощью «дыхания» в растение поставляется энергия (для ростовых процессов) и углекислый газ, который важен в процессе фотосинтеза.

5. Питание растений. Для нормального роста и развития растениям требуются различные элементы питания. Основные из них — азот, фосфор, калий, серу, магний, кальций, железо — растения получают из почвы.

Влияние тяжелых металлов на рост и развитие растений.

Тяжелые металлы - биологически активные металлы. Тяжелые металлы относятся к загрязняющим веществам, наблюдения за которыми обязательны во всех средах. Термин "тяжелые металлы", характеризующий широкую группу загрязняющих веществ, получил в настоящее время значительное распространение. Пристальное внимание тяжелым металлам в окружающей среде стало уделяться, когда выяснилось, что они могут вызывать тяжелые заболевания.

К тяжелым металлам относят более 40 металлов периодической системы Д.И. Менделеева с атомной массой свыше 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi и др. В соответствии с классификацией Н. Реймерса, тяжелыми следует считать металлы с плотностью более 8 г/см3, такие как - Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.[2, стр. 9]

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. Например, к снижению скорости роста, увяданию надземной части растения, повреждению его корневой системы или к изменению водного баланса и т д. У животных возникают заболевания различных систем органов: дыхательной, пищеварительной, эндокринной и нервной систем.

Кобальт. Соединения кобальта являются токсичными, вызывает болезни органов дыхания, онкологию, болезни нервной системы.

Марганец. У человека при избытке марганца развиваются болезни нервной системы. Снижается проводимость нервного импульса, как следствие повышается утомляемость, сонливость, снижается быстрота реакции, работоспособность, появляются головокружение, депрессивные, подавленные состояния.

Медь. При избыточном содержании функциональные расстройства нервной системы (ухудшение памяти, депрессия, бессонница) и многое другое.

Железо. Избыток железа (избыточная доза 200мг и выше) вызывает зашлаковывание организма на клеточном уровне, приводит к сидерозу.

Из известных 40 тяжелых металлов для описания были выбраны 4 (Со, Fe, Cu, Zn). Их влияние на организмы представляет наибольший интерес для изучения.

Экспериментальная часть:

1 Целью экспериментальной части исследования является обработка растворами солей тяжёлых металлов свинца, меди, железа, марганца, кобальта и цинка комнатных растений, а так же сравнение информации из используемой литературы с итоговыми результатами эксперимента.

2. В качестве биоматериала было взято растение Колеус, или как его иногда называют, крапивка, это выходец из Азии и Африки. Растение неприхотливое, что делает его самым удачным объектом для проведения опытов в те сроки, которые предполагает наш эксперимент.

3. В качестве токсичных ионов нами были выбраны ионы Со+2, Fe+, Mn+2, Cu+2, Zn+2)т. к. они накапливаются в растениях и не выводятся в результате обмена веществ. Кроме этого соли кадмия, цинка, железа и марганца могут вызывать тяжелые отравления организма.

4 Контроль (вода). Вода́ (оксид водорода) — бинарное неорганическое соединение с химической формулой Н2O. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного — кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью. При нормальных условиях представляет собой прозрачную жидкость, не имеет цвета (в малом объёме), запаха и вкуса.

5. Гумус (удобрение). Основной показатель плодородия почвы – содержание гумуса – важнейшей составной части органического вещества почвы.

Подготовка к исследованию.

Грунт для исследования был взят готовый, купленный в магазине.

Готовый грунт был разложен в одинаковые пластиковые стаканчики, количество почвы у всех образцов было одинаковым. Брали бутылки из под воды, обрезали и использовали их для эксперимента.

Срезанные с взрослых растений верхушечные черенки с несколькими листьями и используем для размножения. Молодые побеги можно было укоренить в воде, но зная неприхотливость растения калеус мы прикапывали их сразу в слегка влажную готового грунта. Произведена посадка молодых побегов в почву и полита определенной водой (заранее подготовленной) для продолжительного прорастания и образования корневой системы. Корни, как правило, появляются уже через неделю.

Концентрации выбраны условно из-за отсутствия аналитических весов в химической лаборатории школы. Кроме того, мы не ставили целью, посмотреть количественное влияние ионов солей тяжелых металлов.

В процессе эксперимента производилось регулярное наблюдение – ежедневное измерение растений, зрительная оценка состояния калеуса, фотосъёмка растений. Всего было взято группа из 6 растений, которые поливались водой содержащей тяжелые металлы и для контроля отстоявшейся водопроводной водой

  1. Растения, которые поливались отстоявшейся водопроводной водой.

  2. Растения, которые поливались водой, в которой растворен Сd SO4 (сульфат кадмия II)

  3. Растения, которые поливались водой, Zn SO4 (сульфат цинка II)

  4. Растения, которые поливались водой, где растворена смесь солей

  5. Растения, которые поливались водой, Fe SO4 (сульфат цинка II)

  6. Растения, которые поливались водой, содержащей CuSO4 (сульфат меди II).

На 10 день эксперимента, 22.06., в целом не наблюдалось заметных изменений. Хотя листья калеуса, поливаемых растворами сульфата кадмия и сульфата цинка уже на 10 день эксперимента отличались угнетенным состоянием.

Далее эксперимент продолжался, и наши действия заключались в наблюдении и поливе растений. Нас интересовало влияние токсичных растворов во времени на рост и развитие корневой системы калеуса.

  1. Результаты эксперимента.

7.1 Данные на 25 августа 2017г.

  1. Растения, которые поливались водой, в которой растворен Сd SO4 (сульфат кадмия II)

  2. Растения, которые поливались водой, Zn SO4 (сульфат цинка II)

  3. Растения, которые поливались водой, содержащей CuSO4 (сульфат меди II).

  4. Растения, которые поливались водой, где растворена смесь солей

  5. Растения, которые поливались водой, Fe SO4 (сульфат железа II)

  6. Растения, которые поливались отстоявшейся водопроводной водой.

Результаты эксперимента.

Как видим из результатов эксперимента, в первых двух случаях наблюдается полный некроз растения. Таким образом, мы доказали, что ионы кадмия и цинка отрицательно влияют на растения, их присутствие в почве губительно.

Смесь солей железа, меди тоже оказали губительное влияние на колеус, однако, некроз этого растения наступил на более поздних сроках эксперимента. Растения отстают в росте, процессы фотосинтеза не активны, лист вялый, угнетенный, кончики листьев закручиваются.

Контрольный образец, поливаемый водопроводной водой, отличается активным ростом, размером листа, и, что увидим позднее, хорошо сформировавшейся корневой системой.

Рассмотрим подробнее: Некроз: где присутствуют Сd+2 и

   

И где полив производился раствором, содержащим Zn+2 В данном случае корневая система даже не сформировалась.

Формирование корневой системы. Это контрольный образец. Мощная корневая система, мочковатая, крупная, горшок заполнен полностью:

В результате наблюдений был отмечен неожиданный результат. Корневая система, образца, где производился полив раствором, содержащим смесь солей, развилась, хотя и меньше по сравнению с контрольным образцом. Предположили, что данное количество Cu+2 не оказало на растения сильного токсического эффекта. Например, известно, что в малых дозах медь используют в растениеводстве как бактерицидное средство (вызывающее гибель различных бактерий).

Формирование листа. Для сравнения были взяты листья, расположенные ближе к корню. Сранительный анализ представлен в таблице:

Вода

Fe+2

Cu+2,

Смесь солей

Zn+2

Сd+2

Лист свежий, зеленый,

упругий,

хорошо развит

Замедленный рост листа, отличается размером, нет упругости

Замедленный рост, наблюдается легкое скручивание, светлеет

Замедленный рост, явное скручивание листа, более светлая окраска

Некроз

Некроз

И на фото это отражено:

  1.  
    1. Наблюдения во времени:

Дата

Сd SO4

Zn SO4

Fe SO4

CuSO4

Смесь солей

Вода

14.06

Без особых изменений, листья немного угнетены

22.06

Растения во всех образцах резко увеличивают свой рост

Листья без особых изменений, Лист живой

02.07

листья слегка скручены

листья слегка скручены

Листья край бледнеет угнетены

Листья край бледнеет угнетены

листья слегка скручены

концы листьев подсохли

Лист живой

20.07

листья слегка скручены,

концы листьев подсохли

листья слегка скручены,

концы листьев подсохли

замедление роста, листья край бледнеет угнетены

замедление роста, Листья край бледнеет угнетены

замедление роста

листья слегка скручены

концы листьев подсохли

Лист живой

08.08

растение вянет

растение вянет

замедление роста

замедление роста

замедление роста

листья слегка скручены

концы листьев подсохли

Лист живой

25.08

растение завяло

растение завяло

Угнетено,

Бледнее, подавление процессов фотосинтеза

Угнетено,

подавление процессов фотосинтеза

подавление процессов фотосинтеза

Лист живой

Заключение

По экспериментальным данным: Исследования по выращиванию колеуса условиях поступления различных ионов тяжелых металлов (кадмий, железо, цинк, медь), а также влияние отстоянной водопроводной воды на рост и развитие растения показало, что они усиливают скручивание листьев, концы листьев сохнут. Корневая система в случае солей кадмия и цинка вообще не развивалась. Гумус умеренно поддерживал рост растений, мы пришли к выводу, что литературные источники подтверждены исследованием. При продолжении эксперимента наблюдался гибель образца, который поливали смесью солей..

Вывод:

- Гипотеза о губительном влиянии ионов тяжелых металлов на растения подтвердилась.

- Тяжелые металлы(Cu, Ni, Со, Zn, Cd) в ионном виде принимают участие в процессах обмена веществ и обладают выраженной биологической ролью.

- Результаты нашей работы не утешительны. Большое содержание катионов металлов способно концентрироваться в организме растений и оказывать губительное действие, даже гибель.

- По результатам создана Листовка-рекомендация, призывающая к раздельному сбору отходов, содержащих ионы тяжелых металлов

Список литературы:

  1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 1988.

  2. Казаренко В.М. Мягкоступова О.В., Исследовательский практикум.

  3. Крискунов Е. А., Пасечник В. В., Сидорин А. П. Экология учебник для 9-го класса издательский лом "Дрофа" 1995

  4. Химия в школе. - 2007г. - №5 - с.55-62.

  5. Химия в школе. -1998. - № 4 -с.9-13.

  6. Добролюбский О.К. Микроэлементы и жизнь. – Молодая гвардия, 1956

  7. Интернет ресурс :

  8. https://infourok.ru/proektnaya-rabota-uchaschihsya-na-temu-vliyanie-himicheskih-veschestv-na-rost-i-razvitie-rasteniy-1325349.html

10

Просмотров работы: 161