XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Оценка загрязненности почв и состояния воздуха с использованием методов биоиндикации
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Под влиянием деятельности человека атмосфера, литосфера, гидросфера претерпевают большие изменения.
Актуальность проекта:
Важная роль почвы в том, чтобы обеспечивать человека необходимой продукцией, выполнять важнейшие экологические функции. Именно это определяет необходимость мер по охране почв.
Загрязнения почвы тесно связаны с атмосферными осадками. Многие химические вещества, которые попадают в атмосферу в результате работы предприятий, соединяются с капельками атмосферной влаги и попадают в почву вместе с осадками. В сухую погоду почва может поглощать газообразные вещества. Опавшая листва вместе с накопившимися вредными веществами также попадает в почву.
На состояние природной среды чутко реагируют растения. Поэтому они являются важными объектами биологического мониторинга. Исследователи рассматривают растения, как наиболее надёжные и чувствительные индикаторы загрязнения окружающей среды.
Исследователи обращаются к вопросам биомониторинга, так как этот контроль необходимо осуществлять регулярно. Среди исследователей можно отметить Артамонова В.И. Он выделяет сосну обыкновенную, как индикатор загрязнённости почв.
Г.о. Серебряные Пруды, на территории которого велись исследования, располагается в экологически благоприятной зоне. Однако есть участки, которые подвержены загрязнению. Для определения уровня загрязнения воздуха в районе пахотных земель я решил воспользоваться методом биоиндикации по хвое голосеменного растения – сосны обыкновенной. Она проста, доступна и достаточно информативна.
Изучив исследовательские работы, посвященные средствам биоиндикации, мы провели свои исследования состояния воздуха и почвы в окрестностях р.п. Серебряные Пруды.
Задачи проекта:
Изучить различные источники информации по биоиндикации,
Изучить состояние хвои на различных участках р.п. Серебряные Пруды,
Проанализировать и обобщить результаты исследований
Провести отбор проб почвы и проращивание семян кресс-салата.
Цель проекта:
Изучить экологическое состояния городского округа, в том числе полей близ промышленных предприятий
Определить факторы, которые могут повлиять на качество производимой пищевой продукции.
Глава 1. Изучение состояния воздуха с помощью биоиндикатора – сосны обыкновенной.
1.1 Анализ литературе по проблеме исследования
При разработке проекта мы обратились к научным работам, посвященным методам биоиндикации.
С.М. Чеснокова в своей работе «Биологические методы оценки качества объектов окружающей среды» рассматривает видовой состав животных, обитающих в почвах. Автор отмечает, что он является специфическим для различных почвенных комплексов. Исследователь приходит к выводу, что изменение группировок и численности видов в них могут свидетельствовать о загрязнении почв различными веществами и изменении структуры почв под влиянием антропогенных факторов [1].
А.Д. Булохов в книге «Экологическая оценка среды методами фитоиндикации» среди методов изучения жизненных форм отмечает динамику растительности, жизненность растений, а также споро-пыльцевой метод исследования [2].
1.2 Методика биоиндикации по хвое сосны обыкновенной
Для исследования мы отобрали хвоинки сосны с различных участков: на территории школы, в лесничестве, около железной дороги, у заброшенного кирпичного завода, около мусорного полигона в с. Семёнково. Территория лесничества находится вдалеке от дорог и промышленных предприятий, поэтому эта проба стала контрольной. Школа тоже расположена в экологически благоприятном месте, рядом отсутствуют промышленные предприятия. Территории у железной дороги, заброшенного кирпичного завода, который некоторое время выступал в роли места для утилизации и последующего сожжения мусора, земли возле мусорного полигона я выбрал как экологически неблагоприятные.
При исследовании хвои используются разнообразные параметры: опадаемость, окраска, интенсивность фотосинтеза. Главным параметром мы выбрали окраску. Для пробы на выбранных открытых участках находят несколько сосен высотой 1-1.5 метров, так как их возраст составляет один год. Сосны должны расти на расстоянии 20-25 метров друг от друга. На каждой из сосен, которые подходят под данное описание, берут на исследование хвоинки со второй мутовки сверху. С каждого хвойного дерева требуется рассмотреть по 200 хвоинок. После анализа полученные данные заносят в таблицу, классифицируя по степени повреждений и усыханий хвоинок. По степени повреждений определяем состояние воздуха. При анализе на кончик хвоинки акцент не делается.
Для анализа результатов используется следующая классификация.
Виды повреждений и усыханий хвои
|
Качество воздуха |
КП – класс повреждений |
КУ – класс усыхания |
|
|
Идеально чистый |
КП-1 |
КУ-1 |
|
|
Чистый |
КП-2 |
КУ-1 |
|
|
Относительно чистый (норма) |
КП-3 |
КУ-2 |
|
|
Заметно загрязнённый |
КУ-3 |
||
|
Грязный и очень грязный (опасно для здоровья) |
КУ-4 |
||
1.3. Результаты исследования
Проведя исследования, мы убедились, что на участках, предполагающихся как загрязненные, был определен средний уровень загрязнения. Но вот результат на территории около мусорного полигона оказался не таким, как мы ожидали. Результат показал, что воздух чистый. Видимо, закрытие полигона 4 года назад()способствовало нормализации уровня загрязнений в воздухе.
1-территория лесничества
2- территория школы
3- территория вдоль железной дороги
4 – с/х земли около кирпичного завода
5 – с/х земли около мусорного полигона в с. Семёнково
|
№ пробы |
КУ1 КП1 |
КУ1 КП2 |
КУ2 КП3 |
КУ3 |
КУ4 |
Состояние воздуха |
|
1 |
108 |
85 |
4 |
1 |
3 |
Идеально чистый |
|
2 |
102 |
66 |
13 |
10 |
12 |
Чистый |
|
3 |
37 |
35 |
38 |
85 |
5 |
Опасно |
|
4 |
25 |
87 |
17 |
66 |
5 |
Норма |
|
5 |
71 |
96 |
23 |
4 |
6 |
Чистый |
Глава2. Использования кресс-салата как биоиндикатора в оценке загрязнённости почвы
2.1 Методика использования кресс-салата как биоиндикатора в оценке загрязнённости почвы
На первом этапе работы мы изучили методику, описанную такими исследователями, как А.И. Фёдорова и Бондарчук М.М. Авторы в своих работах отмечают, что почвенная вытяжка позволяет определить целый ряд показателей качества почв, таких как щёлочность, окисляемость и др. [4]
Подготовив пробы грунта, мы приступили к изготовлению вытяжки. Для этого подготовленные образцы растворяли в отстоянной воде, предварительно пропуская её через фильтры. Важно отметить, что анализ вытяжки проводится сразу по окончании работы, так как влияние внешних факторов может повлиять на чистоту результатов.
Полученную вытяжку мы использовали для проращивания семян кресс-салата (в чашках Петри). В течение 21 дня мы наблюдали за уровнем всхожести семян и уровнем развития корневой системы экспериментальных образцов.
2.2. Результаты исследования
Результаты исследования представлены в виде таблицы. Рассмотрим уровень загрязнённости почвы по количеству проросших семян с учётом морфологических изменений. Для сравнения обратимся к анализу проб, взятых с:
1-территория лесничества
2- территория школы,
3- территория вдоль железной дороги,
4 – с/х земли около кирпичного завода,
5 – с/х земли около мусорного полигона в с. Семёнково
|
№ пробы |
Количество проросших семян % |
Морфологические изменения |
Загрязнение почвы (уровень) |
|
1 |
100 |
побеги и корешки хорошо развиты, незначительные искривления в области корешков |
- |
|
2 |
100 |
побеги и корешки хорошо развиты, незначительные искривления в области корешков |
- |
|
3 |
67 |
значительные искривления в области корешков, корешки маленькие, побеги маленькие |
сильное |
|
4 |
90 |
искривления в области корешков |
слабое |
|
5 |
85 |
искривления в области корешков, корешки маленькие |
среднее |
Анализируя результаты исследований, мы видим, что почвы на территории лесничества и школы не загрязнены.
Слабое загрязнение у с/х почв, расположенных около кирпичного завода, среднее – около мусорного полигона в с. Семёнково, сильное – вдоль железной дороги.
Заключение
В ходе исследовательской работы, сравнивая данные из литературных источников и результаты, полученные в ходе эксперимента, мы пришли к выводу, что использовать методы биоиндикации для определения состояния окружающей среды целесообразно. В ходе работы нами было освоено две методики.
Полученные данные стали контрольными для проведения дальнейших экологических мониторингов. С этим предложением мы обратились к экологическому волонтёрскому отряду нашего городского округа. Такая работа важна для нашего муниципального образования, так как Серебряные Пруды – аграрный район.
Данные методы мониторинга окружающей среды отличаются быстротой, простотой и доступностью. Поэтому они должны получить широкое распространение.
Нами намечены следующие этапы исследований:
- определить, какие именно вещества содержатся в почве.
- применить методику использования кресс-салата как биоиндикатора (с измерением размера проростков и корней).
- исследовать пробы почв на ягодных фермах и питомниках растений нашего городского округа.
Используемая литература
Биологические методы оценки качества объектов окружающей среды: учеб. пособие. В 2 ч. Ч. 1. Методы биоиндикации / С. М. Чеснокова; Владим. гос. ун-т. – Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2007. – 84 с
Булохов А.Д. «Экологическая оценка среды методами фитоиндикации». - Брянск: Изд-во БГПУ, 1996. - 104 с.
Муравьёв А.Г., Пугал Н.А., Лаврова В.Н. Экологический практикум: Учебное пособие с комплектом карт-инструкций / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьёва. – Изд. 7-е, перераб. – СПб.: Крисмас+, 2020. – 176 с.: ил.
Фёдорова А.И. «Практикум по экологии и охране окружающей среды»: учеб. пособие. М.: «Владос», 2021. - 288с.
Интернет-источники
Турлакова Д. Исследовательская работа «Сосна обыкновенная-биоиндикатор загрязнения воздуха»: https://infourok.ru/issledovatelskaya-rabota-sosna-obiknovennaya-bioindikator-zagryazneniya-vozduha-699789.html
Межгосударственный стандарт. Водная вытяжка почвы: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4294828/4294828015.pdf
Почвенная вытяжка ГОСТ: https://sert-service.ru/pochvennaya-vytyazhka-gost/
Использование метода водной вытяжки в почвенных исследованиях:
https://studopedia.ru/3_68905_ispolzovanie-metoda-vodnoy-vityazhki-v-pochvennih-issledovaniyah.html
Методика использования кресс-салата как биоиндикатора:
https://studbooks.net/2057976/ekologiya/metodika_opredeleniya_toksichnosti_vody_pokazatelyam_kress_salata_lepidium_sativum
Приложения