XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Влияние отработанных солевых и щелочных элементов питания на прорастание и рост растений

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Курлянчик А.С. 1

---

1ГУО "Барчицкий учебно-педагогический комплекс детский сад - средняя школа"

Белянова Е.В. 1

---

1ГУО "Барчицкий учебно-педагогический комплекс детский сад - средняя школа"

Работа в формате PDF

2.1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Ежедневно пользуясь в быту электроприборами, я неоднократно заменял элементы питания в различных устройствах, работающих на батарейках. Однажды я обратил внимание на знак «перечеркнутый мусорный контейнер», изображенный на корпусе батарейки. За расшифровкой я обратился к сети интернет.

На сайте «Еcobeing» я нашел, что такая маркировка называется «Особая утилизация». Данная экомаркеровка ставится на товарах, содержащих опасные вещества. Такие товары необходимо утилизировать безопасным способом - сдавать в специальные места для утилизации, чтобы не навредить окружающей среде [15].

На сайте «Зеленая карта» я нашел информацию, что в нашем районе специальный контейнер для сбора отработанных элементов питания расположен в одном из торговых объектов в райцентре [4].

Но, несмотря на это, для жителей сельских населенных пунктов утилизация отработанных элементов питания по всем правилам является проблематичной, и зачастую выбрасывают отработанные батарейки вместе с другим мусором, не осознавая последствий для живой природы в целом и себя в частности. Также большое количество элементов питания попадает в почву и водоемы из-за безответственности отдыхающих, туристов и рыбаков.

Меня заинтересовал вопрос о степени опасности батареек, так как в источниках сети интернет мне встретились противоречивые мнения по данному вопросу.

Цель моей работы: установить степень влияния наиболее часто используемых видов батареек на прорастание и рост растений.

Для достижения цели мы поставили перед собой следующие задачи:

1. Изучить печатную литературу и материалы Интернет-ресурсов по вопросам истории открытия элементов питания, их классификации, наличии в составе батареек опасных химических веществ и их воздействии на окружающую среду.

2. Провести анкетирование по вопросам использования и утилизации отработанных батареек среди учащихся учреждения образования и педагогов.

3. Провести исследование влияния отработанных наиболее часто используемых видов элементов питания на прорастание и рост растений.

4. Проанализировать полученные результаты, сделать выводы о степени влияния отработанных батареек на прорастание и рост растений.

Гипотеза: предполагаем, что отработанные элементы питания негативно повлияют на прорастание и рост растений; степень неблагоприятного влияния различных видов батареек будет отличаться.

Тема исследования была предложена автором лично. План исследования и его содержание были разработаны совместно с руководителем Беляновой Екатериной Витальевной, учителем биологии ГУО «Барчицкий учебно-педагогический комплекс детский сад – средняя школа». Автор принимал непосредственное участие в подготовке и проведении опроса среди учащихся и педагогов, в проведении эксперимента, обработке и анализе полученных данных. Подготовка отчета и тезисов – совместная работа автора и руководителя.

Работа проводилась с августа по октябрь 2020 года.

На сегодняшний день уже существуют исследовательские работы и проекты, посвященные данной тематике. Так, изучалось действие отработанных батареек на комнатные растения, на прорастание овощных культур, на химический состав почвы. Новизной нашего исследования является установление степени влияния различных видов отработанных батареек на растения.

Отчет о выполнении исследовательской работы изложен на 14 страницах. Состоит из введения, обзора литературы, описания использованных материалов и методов, результатов собственных исследований, выводов и списка литературы. Библиография содержит 6 источников, работа иллюстрирована 3 таблицами, 12 рисунками, 14 фотоснимками.

ГЛАВА 1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Материалы исследования

1.1.1. Объекты исследования

Объектом исследования являлись семена кресс-салата.

Кресс-салат (огородный перечник) — однолетнее растение семейства Крестоцветных с прикорневыми листьями, образующими розетку. Растение холодостойкое и влаголюбивое, обладает повышенной чувствительностью к загрязнениям почвы тяжелыми металлами, является биоиндикатором.

Кресс-салат отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей. Семена кресс-салата прорастают в течение 10-15 суток.

Побеги и корни этого растения под действием загрязнителей подвергаются заметным морфологическим изменениям (задержка роста и искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян) [1, с.38-41].

Предмет исследования – воздействие продуктов разложения батареек на прорастание и рост семян кресс-салата.

1.1.2. Оборудование, использованное для выполнения работы

При выполнении исследования использовались: 3 пластиковые ёмкости (17х12х6 см), семена кресс-салата (300 шт.), грунт универсальный, 1 щелочная батарейка (класс АА), 1 солевая батарейка (класс АА), пульверизатор для полива растений, авторские анкеты для опроса учащихся и педагогов учреждения образования.

1.2. Методы исследования

Исследования включали несколько этапов:

составление плана исследований, изучение литературных источников и Интернет-ресурсов, подборка методик;

опрос (анкетирование учащихся и педагогов учреждения образования);

проведение биологического эксперимента методом биоиндикации по проращиванию семян кресс-салата;

статистическая обработка полученных данных, анализ, обобщение и оформление полученных результатов.

1.2.1. Метод анкетирования

Опрос проводили посредством анкетирования среди учащихся и педагогов нашего учреждения образования. Для проведения опроса была составлена анкета «Батарейки в нашей семье», содержащая 10 вопросов (Приложение 1).

1.2.2. Метод биоиндикации

Метод проведения эксперимента – биоиндикация (оценка уровня прорастания и роста семян кресс-салата).

Предварительно партия семян проверяем на всхожесть. Для этого проращиваем семена на фильтровальной бумаге. Под фильтровальную бумагу насыпаем промытый прокаленный речной песок слоем в 1 см. Перед раскладкой семян песок и бумагу увлажняем до полного насыщения отстоянной водой комнатной температуры. Определяем всхожесть на 5 сутки. Нормой считается прорастание 90-95% [4, с.24].

Для проведения биологического эксперимента методом биоиндикации в две одинаковые ёмкости с увлажненным грунтом помещаем заранее деформированные элементы питания. Третья ёмкость с грунтом служит в качестве контроля по отношению у исследуемому материалу. Объемы грунта во всех трех ёмкостях должны быть равны. В первую ёмкость (образец №1) помещаем содержимое заранее деформированной солевой батарейки, во вторую (образец №2) – содержимое заранее деформированной щелочной батарейки, третья ёмкость (образец №3) – с чистой почвой (контрольная).

Далее высеваем в каждую ёмкость одинаковое количество семян биоиндикатора (кресс-салата). Посев семян проводим на глубину 0,5 см согласно инструкции на упаковке семян. Ёмкости накрываем прозрачной пленкой для создания более комфортных условий для прорастания семян. После появления проростков пленку снимаем. Увлажнение почвы проводим по необходимости отстоянной водой комнатной температуры, поддерживая влажность субстратов примерно на одном уровне.

1.2.3. Метод наблюдения

Фенологические наблюдения всходов семян кресс-салата проводим по общепринятым методикам[5, с.116].

Качественные морфологические признаки растений отмечаем с помощью методов наблюдения и сравнения.

1.2.4.Метод прямого измерения

Количественные признаки внешнего вида растений (длину корней и высоту стеблей) определяем методом прямого измерения с помощью пластиковой линейки с делениями. Цена деления – 1 мм. Абсолютная погрешность измерения – 0,5 мм.

1.2.5. Методы статистического анализа данных

Полученные данные подвергаем математической обработке: вычисляем средние арифметические рядов по общепринятым статистическим методам. Так как проводилось сплошное исследование, а не выборочное, то ошибками средних арифметических можно пренебречь.

Всхожесть семян определяем, как соотношение нормально проросших семян к их общему количеству (в процентах) [2].

Статистическую обработку результатов исследования проводили на персональном компьютере с операционной системой «Windows2007», графическая обработка материалов выполнена с помощью пакета прикладных программ Excel-2007.

ГЛАВА 2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

2.1. Изучение литературных источников и материалов Интернет-ресурсов

Для получения необходимой теоретической базы по вопросам исследования, обоснования выбора направления исследования, получения сведений об объекте и предмете исследования, выявления основных методов и методик, правильного и последовательного проведения исследования было изучено 4 литературных источников и 2 Интернет-ресурсов.

2.2. Проведение анкетирования по вопросам использования и утилизации отработанных батареек среди учащихся и педагогов учреждения образования.

Опрос проводили посредством анкетирования среди учащихся и педагогов нашего учреждения образования для того, чтобы выяснить:

1) среднее количество используемых батареек в одной семье за год;

2) используемые способы утилизации батареек в этих семьях;

3) осведомленность респондентов о вреде разложения батареек в почве.

Всего в опросе приняли участие 48 человек: 30 учащихся 7-11 классов и 17 педагогов нашего учреждения образования.

Респондентам были заданы следующие вопросы: «Какой состав Вашей семьи?», «Какие приборы и технические устройства в Вашем доме работают на батарейках?», «Какие виды батареек Вы используете чаще всего?», «Как вы поступаете с использованными батарейками?», «Как Вы считаете, оказывает ли влияние на окружающую природу и здоровье человека выброшенная в мусор отработанная батарейка?», «Какое Ваше личное отношение к проблеме утилизации батареек?», «Знаете ли Вы, где находится контейнер для утилизации отработанных элементов питания в Кировском районе?», «Стали бы Вы пользоваться специальным контейнером для сбора отработанных батареек, если бы он появился в нашем учреждении образования?». Также респондентам предлагалось подсчитать приблизительное количество батареек, используемое их семьей в течение года.

Результаты анкетирования представлены в диаграммах (рисунки 2.2.1 – 2.2.9) (Приложение 2).

Анализ анкетирования показал, что в семьях учащихся и педагогов батарейки ежедневно используются в различных электроприборах (пультах дистанционного управления, часах, детских игрушках и др.). В среднем в семьях респондентов ежегодно используется около 40 батареек (минимальное количество – 4, максимальное – 80). Чаще всего используются пальчиковые солевые (45,8%) и щелочные (39,6%) элементы питания.

Большинство респондентов (41,7%) ответили, что предполагают о негативном влиянии отработанных элементов питания, выброшенных в мусор, на окружающую среду и здоровье человека. Тем не менее, подавляющее количество респондентов (75%) выбрасывают использованные батарейки вместе с другим мусором, несмотря на то, что половина (50%) опрошенных знают, где в нашем районе находится специальный контейнер для сбора отработанных элементов питания.

43 респондента (89,6%) ответили, что стали бы пользоваться специальным контейнером, если бы он появился в учреждении образования.

2.3. Проведение эксперимента по изучению степени влияния отработанных солевых и щелочных элементов питания на прорастание и рост семян кресс-салата.

С целью изучения степени влияния отработанных солевых и щелочных батареек на прорастание и рост семян кресс-салата был проведен эксперимент методом биоиндикации. Эксперимент проводили в домашних условиях с 30 сентября по 17 октября 2020 года.

Прежде, чем ставить эксперимент по биоиндикации почвы с помощью кресс-салата, партию семян проверили на всхожесть. Всхожесть семян кресс-салата на 5 сутки, выращенных на фильтровальной бумаге, составила 96 % (фото 1 приложения 4).

Согласно методике проведения биоиндикации в 3 пластиковые ёмкости с увлажненным грунтом посеяли по 100 семян кресс-салата.

В первую ёмкость (образец №1) поместили деформированную солевую батарейку, во вторую (образец №2) –деформированнующелочную батарейку, третья ёмкость (образец №3) – с чистой почвой (контрольная) (фото 2-5 приложения 4).

Все фенологические наблюдения и подсчет проросших семян фиксировали в «листе наблюдений» (фото 6 приложения 4).

Проростки семян появились на 3 день (фото 7 приложения 4). Скорость прорастание семян в трех образцах различалась. Результаты наблюдений представлены в таблице 3.3.1 (Приложение 3).

В контрольном образце прорастание семян заметно опережало другие образцы. В образце №1 наблюдалась задержка скорости прорастания семян на первой неделе в отличие от образца №2. К середине второй недели (11 сутки), количество проросших семян в образцах №1 и 2 сравнялось. К концу эксперимента (15 сутки) количество проросших семян в образце № 2 уступило образцу №1. Максимальное количество проросших семян в конце эксперимента наблюдали в контрольном образце – 91 проросток. Наименьшее количество проростков в образце №2 – 49 проростов. Количество проростков в образце №1 – 62 (таблица 2.3.1).

Рисунок 2.3.1 – Скорость прорастания семян в трех образцах на протяжении эксперимента

На 15 день определили всхожесть семян. Самая высокая всхожесть семян в образце №3 (контроль) – 91%, самая низкая – в образце №2 – 49%. Значение всхожести в образце №1 - 62 % (рисунок 2.3.2).

Рисунок 2.3.2 – Всхожесть семян кресс-салата в трех образцах

Результаты наблюдений представлены в таблице 3.3.2 (Приложение 3).

По мере роста и развития проростков стали фиксировать морфологические качественные и количественные отличия в образцах (таблица 2.3.3 приложения 3).

Всходы в контрольном образце №3 дружные, проростки крепкие, листья насыщенно-зеленого цвета, крупные, стебли ровные (фото 8 приложения 4).

В образе № 1 почти все проростки нормальной длины, крепкие, большинство имеют ровные стебли. Листья насыщенно-зеленого цвета, однако, встречаются и желтые (фото 9 приложения 4).

В образце №2 проростки, по сравнению с контролем, короче и тоньше. Некоторые имеют уродства. Стебли в половине случаев искривленные, листья в большинстве желтые (фото 10 приложения 4).

Наибольшая средняя высота проростков и средняя длина корней в образце №1 – 4,5 см и 5,9 см соответственно (фото 11,12 приложения 4). Наименьшая средняя высота проростков и средняя длина корней в образце №2 – 2,6 см и 2,3 см соответственно. В образце №1 средняя высота проростков составила 3,7 см, а средняя длина корней - 4,1 см (рисунок 2.3.3).

Рисунок 2.3.3 –Средняя длина корней и высота стеблей побегов в образцах

Общее количество искривленных побегов наименьшее в контрольном образце – 5% от общего числа проросших побегов. Более всего искривленных стеблей в образце № 2 – 84%. 38% искривленных стеблей в образце №1.Данные представлены в таблице 2.3.3 (приложение 3).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании полученных в ходе выполнения работы результатов мы можем сделать следующие выводы:

1. Изучив информационные источники (печатную литературу и Интернет-ресурсы), получили необходимую информацию, подобрали основные методы, определили последовательность проведения исследования.

2. Проведенное анкетирование показало, что батарейки широко используются в семьях учащихся и педагогов нашего учреждения образования (в каждой семье ежегодно используется около 40 батареек.). Однако всего лишь 23,0% опрошенных ответили, что утилизируют использованные батарейки в специальный контейнер.

3. В ходе проведенного эксперимента мы выяснили, что самая высокая всхожесть семян кресс-салата в контрольном образце № 3 — 91%. Всхожесть в образцах с загрязненной почвой значительно меньше: в образце № 1 – 62%, в образце №2 – 49%. Отработанные батарейки в грунте образцов также оказали негативное влияние на качественные и количественные морфологические особенности растений.

4. Таким образом, в ходе проведённого исследования наша гипотеза подтвердилась: почвы, загрязненные отработанными элементами питания (батарейками) негативно влияют на прорастание и рост семян кресс-салата. Причем более неблагоприятное влияние оказывают щелочные батарейки.

Полученные в ходе исследования результаты могут быть использованы при организации учебных занятий и факультативов по биологии, экологии, проведении воспитательных мероприятий (фото 14 приложения 4).

По материалам нашей исследовательской работы мы подготовили буклеты, которые можно использовать для распространения среди населения с целью экологического просвещения.

Также мы подготовили письмо в Кировскую районную инспекцию природных ресурсов и охраны окружающей среды с рекомендациями установки контейнеров для сбора отработанных элементов питания в магазинах в агрогородках и деревнях нашего района.

По завершению нашего исследования в учреждении образования организовали акцию «Батарейка, сдавайся!» (фото 15 приложения 4). В фойе учреждения установлен небольшой пластиковый контейнер для сбора отработанных батареек. Учащиеся, педагоги и работники учреждения образования могут воспользоваться им для сдачи отработанных элементов питания с последующей передачей содержимого в специальный контейнер в г.Кировск.

Наглядно продемонстрировав негативное влияние батареек в почве на рост и развитие семян, мы обратили внимание учащихся на проблему утилизации использованных элементов питания, тем самым внесли небольшой вклад в решение этой насущной проблемы.

В перспективе мне бы было интересно изучить влияние отработанных элементов питания на водные микроорганизмы, ведь неправильно утилизированные отработанные батарейки могут загрязнять не только почву, но водоемы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг: учеб. пособие / под ред.Т.Я. Ашихминой – М.: Агар, 2013. – 213 с.

2. ГОСТ 12038-84 Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. – М.: Стандартинформ, 2011. -64с.

3. Интерактивная карта дружественных мест и инициатив Беларуси. Опасные отходы // Зеленая карта [Электронный ресурс]. – 2016 – Режим доступа: http://greenmap.by/karta/karta/83473 (дата обращения: 18.08.2020).

4. Маглаш С.С. Научно-исследовательская работа школьников по биологии: пособие для учителей общеобразоват. учреждений с руб. (белорус.) яз. обучения / С.С. Маглаш, А.Е. Каревский. – Минск: Сэр-Вит, 2012. – 80 с.- (Мастерская учителя).

5. Муравьёва А.Г., Каррыев Б.Б., Ляндзберг А.Р. Оценка экологического состояния почвы. Практическое руководство./ А.Г. Муравьёва , Б.Б. Каррыев, А.Р. Ляндзберг; под ред. К.х.н. А.Г. Муравьёва. - Изд 2-е, перераб. и дополнен. - СПб, Кристмас +, 2008. - 216 с.

6. Экомаркировки (знаки) на упаковках // Ecobeing [Электронный ресурс]. – 2018 – Режим доступа: http://ecobeing.ru/articles/ecology-marks (дата обращения: 18.08.2020).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Анкета для учащихся и педагогов учреждения образования

по вопросам использования и утилизации отработанных батареек

Анкета «Батарейки в нашей семье»

Уважаемые респонденты! Просим Вас принять участие в нашем опросе с целью изучения вопросов использования и утилизации элементов питания (батареек) в Вашей семье.

1. Состав Вашей семьи (выберите нужный вариант ответа):

2 человека;

3 человека;

4 человека;

5 человек;

более 5 человек.

2. Какие приборы и технические устройства работают в Вашем доме на батарейках? (возможно несколько вариантов ответов):

пульт (от телевизора, приставки, видеоплеера, кондиционера и т.д.);

калькулятор;

лампа;

фонарик;

часы (будильник);

беспроводная мышь;

фотоаппарат (видеокамера);

детские игрушки;

АПИ;

другое (укажите)_______________________.

3. Подсчитайте общее количество батареек в Вашем доме.

менее 10;

10-15;

15-20;

более 20;

я знаю точный ответ:

4 . Подсчитайте приблизительно, сколько батареек использует Ваша семья в год?

5. Какие виды батареек Вы используете чаще всего? (возможно несколько вариантов ответов)

«пальчиковые» («мизинчиковые») щелочные;

«пальчиковые» («мизинчиковые») солевые;

«пальчиковые» («мизинчиковые») литиевые;

крона;

«бочка»;

«таблетки»;

перезаряжаемые аккумуляторы;

иные (укажите)________________

6. Как Вы обычно поступаете с использованными элементами питания?

выбрасываю в мусор;

сдаю в пункт сбора;

собираю дома, т.к. не знаю, куда их девать;

другое (укажите)______________

7. Как Вы считаете, оказывает ли влияние на окружающую природу и здоровье человека выброшенная в мусор отработанные элементы питания(батарейка)?

знаю, что оказывают вредное влияние;

знаю, что никак не влияют;

знаю, что положительно влияют.

предполагаю, что оказывают вредное влияние;

предполагаю, что никак не влияют;

предполагаю, что положительно влияют;

не знаю

8. Какое ваше личное отношение к проблеме утилизации батареек?

считаю важной;

безразлично;

не считаю важной

9. Знаете ли Вы, где находится контейнер для утилизации отработанных элементов питания в Кировском районе?

д а, (укажите место);

нет

10. Стали бы Вы пользоваться специальным контейнером для сбора отработанных батареек, если бы он появился в нашем учреждении образования?

да;

нет.

Благодарим Вас за ответы!

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Результаты анкетирования учащихся и педагогов учреждения образованияпо вопросам использования и утилизации отработанных батареек

Рисунок 2.2.1 – Ответы респондентов на вопрос №1 анкеты «Батарейки в нашей семье»

Рисунок 2.2.2 – Ответы респондентов на вопрос №2 анкеты «Батарейки в нашей семье»

Рисунок 2.2.3 – Ответы респондентов на вопрос №3 анкеты «Батарейки в нашей семье»

Рисунок 2.2.4 – Ответы респондентов на вопрос №5 анкеты «Батарейки в нашей семье»

Рисунок 2.2.5 – Ответы респондентов на вопрос №6 анкеты «Батарейки в нашей семье»

Рисунок 2.2.6 – Ответы респондентов на вопрос №7 анкеты «Батарейки в нашей семье»

Рисунок 2.2.7 – Ответы респондентов на вопрос №8 анкеты «Батарейки в нашей семье»

Рисунок 2.2.8 – Ответы респондентов на вопрос №9 анкеты «Батарейки в нашей семье»

Рисунок 2.2.9 – Ответы респондентов на вопрос №10 анкеты «Батарейки в нашей семье»

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Результаты наблюдений и измерений

Таблица 2.3.1Скорость прорастания семян кресс-салата

Таблица 2.3.2. Качественные морфологические отличия проростков в образцах

Таблица 2.3.3 Количественные морфологические отличия проростков в образцах¹

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Фотоочет о проведении исследовательской работы