X Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Влияние использования антисептических средств на токсичность почвы

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Презентация
• Наградные документы

Липатов М.А. 1

---

1МБОУ СОШ №4 с УИОП

Насирова Н.А. 1

---

1МБОУ СОШ №4 с УИОП

Работа в формате PDF

1.2 MB

---

Файл презентации

3.2 MB

---

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяДиплом участника II этапаДиплом за подготовку участника II этапаДиплом лауреата II этапаДиплом за подготовку лауреата II этапа

Введение

Если оглянуться вокруг, мы увидим богатое наследие, которое дала нам природа – горы, моря, леса и т.д. Но если наблюдать за изменениями в природе, можно увидеть, что леса сталкиваются с проблемой исчезновения, стада диких животных – с уменьшением численности, а есть виды животных, которые и вовсе исчезли за последние 50 лет. Наблюдая за реками и озерами, а также другими водоемами, можно заметить, что они начали мелеть, что численность рыбы сокращается. Даже стаи птиц сталкиваются с проблемой поредения, они не используют свои привычные гнездовья, выбирая новые места, не всегда привычные для них. Ландшафтные изменения приводят к образованию оврагов, балок, развитию таких явлений, как суховеи и черные бури. Почва беднеет, во многих регионах пески вытесняют плодородную почву. Поэтому плодородие почв уменьшилось, большое количество сорной травы, негативно влияет на посевы, на плодородие, а следовательно и на уменьшение получаемого урожая.

С ростом промышленного производства, темпы исчезновения видов растений и животных заметно увеличиваются. Есть данные, что в среднем в мире исчезает один вид представителя флоры или фауны за 3 года. Очагом изменений являются промышленные центры и большие города. В связи с загрязнением атмосферы, неправильной утилизацией отходов, сбросом в воду отработанных материалов, вся биосфера приходит в упадок. Вода в водоемах загрязнена и не пригодна для питья, а вчерашние луга превратились в топи.

В связи с этим тема загрязнения окружающей среды является актуальной на сегодняшний день. Изучая изменения, люди должны внедрять технологии по очистке и охране нашей природы, только сотрудничая, можно получить результат.

Сегодня очень распространено использование санитайзеров и спиртосодержащих антисептических средств, остатки которых так или иначе попадают в почву. Поэтому я решил изучить их влияние на токсичность почв. Сформулировав гипотезу о том, что если мы начнем поливать антисептиками почву, плодородность понизится, я поставил перед собой цель –изучить возможное повышение токсичности почвы.

Задачи, которые решались в ходе выполнения работы :

Изучить теоретическую часть по методам определения токсичности почв;

Провести опыт по исследованию влияния антисептиков на плодородие почв;

Проанализировать полученный результат.

Основная часть

Глава 1. Токсичность почв – понятие и методы определения

Антисептики и санитайзеры, которые в данный момент являются обязательными, угнетают максимум микробов в зоне поражения, среди них попадаются не только вредные, микробы, но и полезные. Все микробы представляют собой микробиом планеты, а его разрушение может отрицательно влиять на состояние окружающей нас среды.

Многообразие и большое количество дезинфицирующих средств, которыми в сложившейся карантинной ситуации, обрабатывают улицы, руки и автомобили, наносят огромный вред балансу экосистемы, разрушая ее фундамент – микробиом, увеличивая показатели токсичности почвы.

Что такое токсичность почвы? Это исследование двух и более видов почв, когда одна проба является контрольной, а остальные – тестируемыми. После взятия проб, анализируется снижение показателей тест-проб относительно контрольной пробы. Почва накапливает вредные вещества, которые губительны для живых микроорганизмов.

Существует несколько методик определения токсичности почв, в зависимости от этого могут использоваться такие живые организмы, как высшие растения, водоросли, планктонные рачки. Использование семян растений дает хорошие результаты. Для анализа берутся семена разных растений. Лучший результат дадут мелкие семена, обладающие небольшим запасом питательных веществ и, следовательно, более подверженные влиянию внешней среды редис, пшеница, кресс-салат, горчица. Желательно также использовать семена тех культур, которые возделываются на изучаемых почвах.

В ходе анализа будет проведена сравнительная работа, где будут рассматриваться три группы почв.

Одинаковое количество почвы отмеряют, чтобы масса была от 20-60г. Помещают в емкость (опыт будет проводиться нестерильно). Почву следует увлажнить до состояния густой сметаны и тщательно распределить по емкости шпателем из металла до получения ровной поверхности. На поверхность такой пластинки разложим от 10 до 50 семян испытуемого растения (в зависимости от размера семян), предварительно замоченных в водопроводной воде в течение суток. Семена контрольной пробы замачивают в чистой воде и раскладывают на влажной вате, которая покрыта фильтрованной бумагой. Срок проращивания семян - 5-7 дней при температуре 25⁰С. Каждый день почву следует увлажнять равным объемом обычной водопроводной воды. Замер производится каждый день, то есть с периодичностью в стуки отмечается количество семян, которые проросли.(1)

Степень токсичности почвы определяют по разнице ряда показателей в опыте и контроле.

Для всесторонней оценки степени токсичности почвы следует определять такие показатели прорастания семян, как:

- всхожесть,

- энергия прорастания,

- дружность прорастания,

- скорость прорастания;

и показатели интенсивности начального роста семян, а именно:

- длина корней,

- длина зеленых проростков,

- масса корней (воздушно-сухая) (г/100г семян),

- масса зеленых проростков (воздушно-сухая) (г/100 семян)).

Показатели прорастания перечислены ниже.

Всхожесть – число проросших семян, выраженное в процентах от общего количества семян, взятых для проращивания.

Энергия прорастания – число семян, которые проросли за первые трое суток, выраженное в процентах от общего количества семян, взятых для проращивания.

Дружность прорастания – средний процент семян, которые проросли за 1 день прорастания:

Д = П / А

где: Д – дружность прорастания; П – полная всхожесть; А – число дней прорастания.

Скорость прорастания – сумма средних чисел семян, прорастающих ежедневно:

С = а + б/2 + в/3 + г/4+,,,,

Где: С – скорость прорастания; а – число семян, проросших за первые сутки, б – число семян, проросших за 2-е сутки; в – число семян, проросших за 3-тьи сутки; г – число семян, проросших за 4-е сутки и т.д. (3)

Кроме этих показателей следует определять и показатели интенсивности начального роста семян, которые наиболее полно характеризуют жизнеспособность растений. Так можно сказать, что между интенсивностью начального роста и продуктивностью растений существует прямая зависимость. К таким показателям относятся длина корней и зеленых проростков. Замеры по определению этих показателей трудоемки, проводятся на массе сырых и (или) сухих зеленых проростков и корней, выраженной в граммах или в процентах, в пересчете на сто проростков. Показатели интенсивности начального роста можно представить в двух видах:

В виде среднего от всех высаженных семян, независимо от всхожести;

В виде среднего от проросших семян.

Более информативными являются показатели интенсивности начального роста семян (особенно, длина или масса корней). Показатели прорастания семян (всхожесть, энергия, дружность и скорость прорастания) грамотнее использовать, если определена высокая фитотоксичность почвы. Токсичной считаются почва, в которой происходит угнетение прорастания семян на 20-30% или более.

Определять токсичность почвы рекомендовано незамедлительно на свежих экземлярах, так как после их хранения, токсичность изменяется, часто меняя результат исследования.(2)

Глава 2. Анализ показателей прорастания семян на практическом опыте

В связи с тем, что нынешняя экологическая ситуация сложилась так, что используется множество антисептических средств, возник вопрос, как данные составы могут повлиять на плодородие земель и прорастание семян.

Решено было провести опыт на примере семян редиса, так как мелкие семена обладают небольшим запасом питательных веществ и, следовательно, более подверженные влиянию внешней среды.

Отбор почвы производился с одного земельного участка для всех проб, это было сделано для того, чтобы минимизировать погрешность исследования и использовать необработанную какими-либо средствами почву с едиными характеристиками.

Таким образом, я набрал одинаковое количество почвы для трех различных проб:
1) почва будет обрабатываться спиртовым антисептиком (приобретен в магазине садоводства) (партия 1);
2) почва будет обрабатываться неспиртовым антисептиком, санитайзером (приобретен в аптеке) (партия 2);
3) почва будет обрабатываться водопроводной водой. Взята, как чистая проба, образец для чистоты эксперимента (партия 3).

Каждая проба обрабатывалась одинаковым количеством жидкости, в одинаковое время. Подвергалась проветриванию на равные промежутки времени – на 2 часа в день, в остальное время пробы были укрыты полиэтиленовой пленкой для создания парникового эффекта.

Длительность проведения эксперимента – 5 дней. За это время семена должны прорасти, пустить корень и можно будет провести сравнительный анализ величины корневой системы, длины стебля и анализ всхожести партии.

День закладки опыта. В заготовленные три садовых лотка была набрана почва в одинаковом количестве. В каждую из трех проб посажено по 30 семян редиса. Почвы обработаны пульверизаторами с растворами антисептика и воды в равном объеме. Каждая проба накрыта полиэтиленом. (Приложение 1)

1 день. По прошествии первых суток можно было наблюдать, что в двух партиях произошли изменения. Партии семян, обработанные безспиртовым раствором и водой, набухли и дали хотя бы один корешок.
Партия, обработанная спиртовым раствором антисептика, визуально не изменилась.

2 день. Семена 2 и 3 партии, обработанные раствором безспиртового антисептика и водой, выпустили стебель и начала формироваться корневая система.

Выявлено, что всхожесть семян примерно одинаковая (8-10 из 30) для 2 и 3 партий.

Партия под номером 1 развития не дает.

Партии обработаны каждая своим раствором и укрыты полиэтиленом, световые условия равные для всех партий.

3 день. Партия под номером 2 дала четыре всхода с высоким стеблем.
Партия 3 – ростки выпустили маленькие листики.

Партия под номером 1 развития не дает.

Партии обработаны каждая своим раствором и укрыты полиэтиленом, световые условия равные для всех партий.

4 день. Интенсивный рост 2 и 3 партий, развивается зеленый лист, корневая система, удлиняется стебель

Партия под номером 1 развития не дает.

Партии обработаны каждая своим раствором и укрыты полиэтиленом, световые условия равные для всех партий.

5 день. День измерения. (Приложение 2)

Как итог, я составил таблицу, где можно легко увидеть результаты проведенного исследования.

Исходя из данных таблицы, можно сделать вывод, что при поливе спиртовым антисептиком, семена не смогли развиться, не получили достаточных элементов для роста и формирования корневой системы и стебля. Следовательно, земля была высокотоксична. Угнетение семян составило 100%.

Рассматривая результаты исследования прорастания семян в почве, увлажненной безспиртовым антисептиком, можно сделать вывод, что санитайзер не препятствует развитию растений.

Всхожесть семян составила 66,7%, так как 20 из 30 семян проросли.

Энергия прорастания – 56,7%.

По данным таблицы видно, что семена, находящиеся в почве, обрабатываемой водой, показали всхожесть равную 83,3%. Энергия прорастания составила 76,7%.Эти показатели выше, чем в почве, которая увлажнялась безспиртовым раствором.

Третья же партия служила нам, как «образец» для сравнения возможных результатов всхода и развития посевов, так как она орошалась лишь водопроводной водой. Именно на ее фоне и видны отклонения в сравнительном анализе.

Дружность прорастания для пробы 2 на первый день составила 1, а в почве, увлаженной водой (проба 3), этот показатель был равен 2.
На второй день в пробе 2 Д = 3, в пробе 3 – Д = 4,5.
Третий день показал, что в пробе 2 показатель Д = 5,7%, в пробе 3 Д = 8.
На 4й день показатель пробы 2 составил Д = 4,75, для пробы 3 Д = 6,5.

На пятый день Д = 4,4 в пробе 2, а в пробе 3 Д = 5,4.

Скорость прорастания в 1-ой пробе-0; во 2-ой пробе - 18,85 ;в 3-ей пробе -26,4

Максимальная длина корня в 1-ой пробе-0; во 2-ой пробе-4,1 см; в 3-ей пробе- 2,1 см

Минимальная длина корня в 1-ой пробе -0; во пробе 2 этот показатель равен 1,3 см, в пробе 3 – 0,5 см. (Приложение 3)

Опираясь на теоретическую часть, известно, что показатели прорастания семян (всхожесть, энергия, дружность и скорость прорастания) целесообразно использовать в случае высокой фитотоксичности почвы. Токсичными почвами считаются такие почвы, которые вызывают угнетение прорастания семян на 20-30% или более. В моем случае, это была проба 1 (где угнетение составило 100%) и проба 2 (где угнетение составило 33,3%, что более 25%, как сказано в теоретической части данной работы).

Из проведенного исследования можно сделать вывод, что спиртовой антисептик является самым высокотоксиным, пагубно влияет на флору, подавляет развитие не только бактерий, но и посевов.

Антисептические жидкости без содержания спирта не так сильно влияют на развитие корневой системы и стебля, а значит не полностью губят формирование зеленых насаждений, хотя степень токсичности довольно высока. (Приложение 4)

Заключение

Изменение характеристик экосистемы, таких как: физические,, биологические, химические характеристики природной среды (то есть те, которые нас окружают – вода, земля, воздух и т.д), приводит или может привести к изменениям в экологическом равновесии флоры и фауны, к постепенному исчезновению или полному отсутствию сырьевых ресурсов, а также может повлиять на жизненные и производственные процессы.

Человеку даёт растительную пищу экологическая среда - почва. Из-за эрозий, загрязнений и других причин каждый год, количество гектаров распахиваемой земли уменьшается. Почву загрязняются промышленными отходами, а также, в не меньшей степени, бытовыми заливают ядовитыми веществами, что способствует сокращению плодородных земель на планете. Нефть и нефтепродукты, химикаты, минеральные удобрения, антисептики, санитайзеры, продукты радиоактивного распада и прочие отходы уничтожают почву и ее эко-баланс, что делает ее непригодной для выращивания растений.

Мы, население планеты, должны заботиться о правильном использовании химикатов, о правильной утилизации отходов, для сохранения флоры и фауны планеты для дальнейших поколений.

В начале моего исследования я сформулировал гипотезу о том, что применения антисептиков снижает плодородие почвы. В результате анализа практической части, данная гипотеза была подтверждена мной наглядно, с использованием статистических данных анализа результатов выполненной работы.

Так стало понятно, что применение спиртового антисептика, в основе которого этиловый спирт, не позволяет развиваться живым организмам в почве, так как всхожесть равна нулю. Применение же безспиртвого санитайзера (на основе хлоргексидина) оказывает влияние на токсичность почвы и снижает показатель всхожести семян и другие.

Как говорилось в теоретической части работы, токсичные почвы вызывают угнетение семян на 20-30% и более, значит мы можем назвать почвы, обрабатываемые спиртовым и безспиртовым антисептиком, токсичными, так как показательно всхожести равны 0% и 66,7% соответственно.

Список использованной литературы

Казеев К.Ш Методы биодиагностики наземных экосистем. РнД, 2016. С 259-262.

Орлов Д.С. О возможности использования некоторых биохимических показателей для диагностики и индикации почв / Проблемы и методы биологической диагностики почв. М.: Наука, 1976. С 4-15.

https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=25433

Приложение 1.

Приложение 2.

Приложение 3.

Приложение 4.