Тяжелые металлы в городских почвах и листьях деревьев города Люберцы

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

Тяжелые металлы в городских почвах и листьях деревьев города Люберцы

Иваненко  А.А. 1
1Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 25 имени А.М. Черемухина муниципального образования городской округ Люберцы Московской области
Коротаевская  Н.А. 1
1Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 25 имени А.М. Черемухина муниципального образования городской округ Люберцы Московской области
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Органические отбросы, биогенные вещества наносят вред городским и природным экосистемам тогда, когда перегружают их. Загрязненная ими экосистема может при благоприятных условиях очиститься сама. Однако есть загрязнители, которые абсолютно чужды экосистемам, поэтому их вред более существен. Среди таких веществ особое место занимают тяжелые металлы.[1]

В результате деятельности человека уже на протяжении многих десятков и сотен лет происходит поступление тяжелых металлов в биосферу, что привело к значительному увеличению содержания этих элементов в окружающей среде. Загрязнение водоемов, почвы и продуктов питания тяжелыми металлами представляет серьезную угрозу для здоровья людей. [6]

В последние десятилетия в связи с быстрым развитием промышленности и автомобильного транспорта во всем мире усиливается загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, в частности свинцом и кадмием. Повышенные содержания этих элементов обнаруживаются в атмосферных аэрозолях, почвах, поверхностных и грунтовых водах, а также растениях. [8]

Люберецкий район один из районов ближнего Подмосковья с наиболее сложной экологической обстановкой [3]. Поэтому любые экологические исследования в Люберецком районе, способствующие снижению возможного экологического риска, актуальны. Школьники должны научиться оценивать состояние собственного здоровья и соотносить полученные результаты с абиотическими условиями и образом жизни, вносить коррективы в свой образ жизни с учетом полученных результатов [4].

Гипотеза: воздух в городе загрязняется тяжелыми металлами, которые накапливаются в почвах и листьях деревьев, произрастающих в городе Люберцы.

Цель: определить степень загрязнения городских почв тяжелыми металлами и наличие их в листьях разных пород деревьев листьях.

Задачи:

Собрать пробы почвы и листьев растений в начале лета (июнь)

Собрать пробы почвы и листьев в начале осени (сентябрь)

Подготовить образцы к химическому анализу.

Методом химического анализа определить содержание свинца, меди, цинка и кадмия в почве и в растениях

Сравнить полученные результаты

Оценить экологический риск воздействия неблагоприятной окружающей среды на растения и на человека.

Обзор литературы

Тяжелые металлы – загрязнители природной среды

В последнее время в связи с бурным развитием промышленности наблюдается значительное возрастание уровня тяжелых металлов в окружающей среде. Термин "тяжелые металлы" применяется к металлам либо с плотностью, превышающей 5 г/см3, либо с атомным номером больше 20. Хотя, существует и другая точка зрения, согласно которой к тяжелым металлам относятся свыше 40 химических элементов с атомными массами, превышающими 50 ат. ед. Среди химических элементов тяжелые металлы наиболее токсичны и уступают по уровню своей опасности только пестицидам. При этом к токсичным относятся следующие химические элементы: Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Te, Rb, Ag, Cd, Au, Hg, Pb, Sb, Bi, Pt.[12]

Тяжелые металлы опасны тем, что они обладают способностью накапливаться в живых организмах, включаться в метаболический цикл, образовывать высокотоксичные металлорганические соединения, изменять формы нахождения при переходе от одной природной среды в другую, не подвергаясь биологическому разложению. Тяжелые металлы вызывают у человека серьезные физиологические нарушения, токсикоз, аллергию, онкологические заболевания, отрицательно влияют на зародыш и генетическую наследственность. [12]

Свинец

Токсикология свинца тщательно изучена, так как его содержание в окружающей среде в настоящее время быстро растет в результате деятельности человека.

Ежегодное мировое потребление свинца составляет около 3 млн т, которые используют для разных целей:

Производство аккумуляторных батарей (40% от мирового потребления)

20% тетраэтилсвинца (ТЭС) и тетраметилсвинца — присадок к бензину

12% — в строительстве

6% — для покрытия кабелей

Тетраэтилсвинец и тетраметилсвинец — это ядовитые жидкие вещества, которые и сейчас добавляют как антидетонирующие присадки к бензинам. Поэтому выхлопы автомобилей — наиболее серьезный источник загрязнения окружающей среды свинцом.

Вдоль автотрасс свинец абсорбируют растения (из воздуха, а не из почвы!), этот же процесс происходит при загрязнении поверхностных слоев вод. В воду свинец может попасть из загрязненных им (свинцом) почв.[1]

Соединения свинца являются загрязнителем воздуха и почвы, куда они попадают чаще всего вследствие выбросов промышленных предприятий. Пыль, содержащая соединения свинца, оседает на растения и вызывает у них замедление процессов фотосинтеза. Ионы свинца вызывают потерю клетками растений тургора, в результате чего листья становятся дряблыми. Загрязнение свинцом объектов окружающей среды приводит к существенному снижению качества сельскохозяйственной продукции.[6]

Соединения свинца попадают в организм человека через желудочно-кишечный тракт или легкие, далее он попадает в кровь и разносится ею по всему телу, накапливаясь в костях, мышцах, печени, почках, сердце, лимфатических узлах. [7]

Неорганические соединения свинца (Pb+2) нарушают обмен веществ и являются ингибиторами ферментов, вызывая у детей умственную отсталость, заболевания мозга, нарушение координации движений, ухудшение слуха и памяти. Попадая в клетки, свинец дезактивирует ферменты. Свинец может заменять кальций в костях, становясь постоянным источником отравления. Органические соединения свинца еще более токсичны. Степень отравления свинцом определяют по концентрации его в крови.

Медь

Медь является необходимым кофактором для нескольких важнейших ферментов, катализирующих разнообразные окислительно-восстановительные реакции, без которых нормальная жизнедеятельность невозможна. Медь входит в качестве необходимого элемента в состав белков. Их биологическая роль связана с процессами переноса кислорода, электронов и окислительного катализа. В тканях здорового организма концентрация меди в течение всей жизни поддерживается строго постоянной. В норме существует система, препятствующая непрерывному накоплению меди в тканях путем ограничения ее абсорбции или стимуляции ее выведения. Хронический избыток меди в тканях при соответствующих заболеваниях вызывают токсикоз: ведет к остановке роста, гемолизу, снижению содержания гемоглобина, к деградации тканей печени, почек, мозга.[2] Содержание меди в виде различных соединений в человеческом организме составляет около 1 мг на 1 кг веса. Медь для человека является микроэлементом. [5]

Источники поступления меди в экосистемы - это результат использования медьсодержащих веществ: удобрений (минеральных и органических), растворов для опрыскивания, сельскохозяйственных и коммунальных отходов, а также поступления из индустриальных источников, транспорта. [6,10]

Медь считается одним из наиболее подвижных тяжелых металлов в гипергенных процессах. Однако катионы меди обладают многообразными свойствами и в почвах и осадках проявляют большую склонность к химическому взаимодействию с минеральными и органическими компонентами. В итоге Cu - относительно малоподвижный элемент в почвах, и ее суммарные содержания обнаруживают сравнительно слабые вариации в почвенных профилях.

Преобладающей обычно в поверхностных средах подвижной формой меди является катион с валентностью +2, однако в почвах могут присутствовать и другие ионные формы.

Микробиологическая фиксация играет важную роль в связывании Cu в некоторых типах почв. Количество Cu, связанной в биомассе микроорганизмов, меняется в широких пределах и зависит от многих факторов - концентрации меди, свойств почвы, сезона года. Микробиологическая фиксация Cu - важный этап в ее экологическом круговороте. Хотя медь - один из наименее подвижных тяжелых металлов в почве, ее содержание в почвенных растворах достаточно велико во всех типах почв. Образование органических комплексов Cu имеет важное практическое значение для управления биологической доступностью и миграцией Cu в почве.

В тканях корней растений Cu почти целиком присутствует в комплексных формах, однако представляется более вероятным, что в клетки корневой системы она проникает в диссоциированных формах. Перемещение Cu между различными частями растения играет главную роль в ее утилизации. Была обнаружена способность корневых тканей удерживать Cu от переноса в побеги как в условиях ее дефицита, так и избытка. Подвижность Cu в растительных тканях сильно зависит от уровня ее поступления, достигая максимума при оптимальном уровне. Однако Cu имеет меньшую подвижность в растениях по сравнению с другими элементами. Большая ее доля остается в тканях корней и листьев, пока они не отомрут, и только малые количества могут переместиться в молодые органы.

Несмотря на общую толерантность растительных видов и генотипов к меди, этот элемент все же рассматривается как сильно токсичный. Процессы, вызванные избытком ионов Cu2+ и Cu+ , можно суммировать следующим образом:

повреждение тканей, вытянутость клеток корней;

изменение проницаемости мембран, вызывающее потерю корнями ионов и растворенных веществ;

переокисление липидов в мембранах хлоропластов и ингибирование переноса электронов при фотосинтезе;

иммобилизация Cu на стенках и в вакуолях клеток и в виде неспособных к диффузии Cu-протеиновых комплексов.

Некоторые виды имеют большую устойчивость к повышенным содержаниям Cu и могут аккумулировать экстремально высокие количества этого элемента в своих тканях. Концентрация Cu в тканях растений зависит от уровня ее содержания в питающих растворах и почвах. Однако параметры этой связи различны для разных видов растений и их частей. У ряда видов, произрастающих в широком диапазоне природных условий, концентрации меди в побегах редко превышают 20 мг/кг сухой массы, поэтому такая величина часто рассматривается как граница, отделяющая область избыточных содержаний. [9]

Кадмий

Загрязнениепочв кадмием рассматривается как наиболее серьезная опасность для здоровья. В антропогенных условиях содержание кадмия в поверхностном слое почв обычно возрастает. Считается, что Cd не входит в число необходимых для растения элементов, однако он эффективно поглощается как корневой системой, так и листья­ми. Растворимые формы Cd в почве всегда легкодоступны растениям. Заметная доля Cd поглощается корнями пассивно, но поглощается он также и метаболическим путем. [9]

Известно, что большая часть Cd аккумулируется в тканях корней, даже если он попадает в растения через листья. Можно сделать вывод, что, хотя корни некоторых видов способны поглощать большие количества Cd из среды, перенос Cd в растении может иметь ограниченные масштабы из-за того, что Cd легко захватывает большинство обменных позиций в активных веществах, расположенных на клеточных стенках. Кадмий считается токсичным элементом для растений, и основная причина его токсичности связана с нарушением ферментативной активности. [9]

Видимые симптомы, вызванные повышенным содержанием Cd в растениях, - это задержка роста, повреждение корневой системы, хлороз листьев, красно-бурая окраска их краев или прожилков. Помимо создания препятствий нормальному метаболизму ряда микрокомпонентов питания, фитотоксичность Cd проявляется в тормозящем действии на фотосинтез, нарушении транспирации и фиксации СO2, изменении проницаемости клеточных мембран. Известно также, что Cd ингибирует процессы в микроорганизмах, происходящие с участием ДНК, препятствует симбиозу микробов и растений и повышает пред­ расположенность растений к грибковым инвазиям. Содержащийся в растениях кадмий представляет наибольшую опасность, так как может служить источником поступления в организмы человека и животных. Поэтому толерантность и адаптация некоторых растительных видов к повышенным содержаниям Cd, хотя они и важны с точки зрения сохранности окружающей среды, представляют угрозу для здоровья человека. [9]

Кадмий попадает в окружающую среду вследствие курения (дым сигарет), выбросов промышленных предприятий, выбросы с заводов цветной металлургии, удобрения, сжигание угля. [12]

Установлены ПДК веществ для охраны от загрязнения: шкала экологического нормирования тяжелых металлов предложена с учетом генетического типа почвы. Главное значение имеет не количество тяжелых металлов, а их формы соединений в почве, зависящие от pH почвы (таблица 1).[1]

ПДК по А.И. Обухову, Л.Л. Ефремовой, мг/кг [1]

Таблица 1.

Тяжелый металл

Свинец Pb

Цинк Zn

Медь Cu

Никель Ni

Ртуть Hg

Уровень содержания

Низкий

5–10

15 –30

5–15

10–20

0,05–0,10

Средний

10–35

30–70

15–50

20–50

0,10–0,25

Высокий

70–100

100–150

80–100

70–100

0,50–1,00

Очень высокий

70–150

150–200

100–150

100–150

1–2

Уровень загрязнения

Низкий

100–150

150–200

100–150

100–150

1–2

Средний

15—500

200–500

150–200

150–300

2–5

Высокий

500–1000

500–1000

250–500

300–600

5–10

Очень высокий

>1000

>1000

>500

>600

>10

Экспериментальная часть.

Место и время проведения эксперимента.

Для выявления содержания тяжелых металлов были взяты образцы почв и листьев деревьев в разных частях города Люберцы. Образцы были взяты вдоль автодорог на ул. Урицкого, Наташинского парка, а также на пришкольной территории. Чтобы выявить накопление тяжелых металлов образцы были взяты летом (июнь) и осенью (сентябрь). Химический анализ образцов был проведен в лаборатории общей химии МГОУ под руководством Дмитрия Борисовича Петренко и аспиранта Вероники Юрьевны Дмитриевой. Исследование проводилось при помощи полярографа «Экотест-ВА» с трехэлектродной ячейкой.

Методики определения тяжелых металлов в почве и растениях.

Высокая токсичность и низкие значения ПДК свинца и кадмия обусловливают необходимость применения для их определения в объектах окружающей среды чувствительных аналитических методов, среди которых наибольшее применение нашли атомно-абсорбционная спектрометрия, атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой и ряд других спектральных методов.

В последние 10-15 лет существенную конкуренцию указанным методам составил метод инверсионной вольтамперометрии. Метод инверсионной вольтамперометрии в сочетании с простыми и надежными методиками химической подготовки проб является весьма перспективным для определения свинца и кадмия, аккумулированных растениями, в целях оценки техногенного воздействия на окружающую среду. [8]Поэтому в наших исследованиях использовался метод вольтамерометрии.

Анализ почвы.

К навеске почвы 5г добавить 25мл дистиллированной воды. В специальном приборе взбалтывать в течение 20 минут, отфильтровать все содержимое в тигли. То, что осталось упарить досуха. Останется пленка, к ней добавить 1мл HNO3(конц). Далее опять упарить досуха и добавить HNO3. Упарить еще раз. К оставшемуся содержимому добавить 25мл разбавленного фонового раствора. Нагреть, но не кипятить.

Теперь можно измерять содержимое тяжелых металлов с помощью метода вольтамперометрии. В раствор помещаются электроды, на компьютере с течением времени отобразятся графики (приложение, графики №1,2,3), по которым измеряется содержание металлов в почве.

Таблица 2.

ПДК тяжелых металлов в почве [11]

Металл

ПДК подвижной формы (мг/кг почвы)

ПДК валовое (мг/кг почвы)

Cu

3,0

 

Pb

6,0

32

Cd

3,0

 

Zn

23,0

 

Co

5,0

 

Ni

4,0

 

Hg

 

2,1

Mn

 

1500

As

 

2,0

Cr(VI)

 

0,05

Анализ растений

Собрать образцы листьев растений, просушить листья, перемолоть их в кофемолке. Поместить навеску образцов проб растений в муфельную печь, в течение 3-4 часов озолять в ней пробы. К озоленным растительным образцам добавить 5мл HNO3(конц). Далее прогреть раствор, но не кипятить. К раствору добавить 10мл воды, перелить в мерные колбы 25мл (предварительно промыть осадок водой). К 20мл пробы из колбы добавить 5мл концентрированного фона, после можно замерять методом инверсионной вольтамперометрии, как и пробы почвы.

Таблица 3

Фоновые содержания металлов в растениях[10]

Элемент

Дефицит или меньше, чем установленные необходимые количества элемента

Достаточная или нормальная

Избыточная, или токсичная

Ag

-

0,5

5 – 10

As

-

1 – 1,7

5 – 20

B

5 – 30

10 – 200

50 – 200

Ba

-

-

500

Be

-

<1 – 7

10 – 50

Cd

-

0,05 – 0,2

5 – 30

Co

-

0,02 – 1

15 – 50

Cr

-

0,1 – 0,5

5 – 30

Cu

2 – 5

5 – 30

20 – 100

F

-

5 – 30

50 – 500

Hg

-

-

1 – 3

Li

-

3

5 – 50

Mn

15 – 25

20 – 300

300 – 500

Mo

0,1 – 0,3

0,2 – 1

10 – 50

Ni

-

0,1 – 5

10 – 100

Pb

-

5 – 10

30 – 300

Se

-

0,01 – 2

5 – 30

Sn

-

-

60

Sb

-

7 – 50

150

Ti

-

-

50 – 200

Tl

-

-

20

V

-

0,2 – 1,5

5 – 10

Zn

10 – 20

27 – 150

100 – 400

Zr

 

-

15

Обсуждение полученных результатов

Результаты, полученные в ходе химического анализа, представлены в таблицах №4 – 8 . Для более наглядного изображения результаты представлены в диаграммах №1 – 4.

В большинстве образцов почвы и листьев деревьев были обнаружен свинец и медь. Другие тяжелые металлы, в частности кадмий и цинк. не обнаружены. Наличие свинца и меди в образцах свидетельствуют о содержании их в окружающей среде.

Содержание свинца и меди в исследуемых образцах почвы.

Данные представлены в таблице №4.

Таблица 4.

Содержание тяжелых металлов в почве (мг/кг)

Название пробы почвы

Pb

Cu

Лето

Осень

Лето

Осень

Ул. Урицкого

0

0,35

0

0,08

Парк

0,30

0,53

0,17

0,15

Школа, у калитки

0

0

0,22

0,40

За школой

0

0

0

0,22

Результаты химического анализа почв показывают, что летом свинец в большинстве почв не обнаружен. В незначительных количествах (0,35 мг/кг), но не превышающих ПДК, свинец обнаружен летом в почве парка. Осенью в почвах парка и ул. Урицкого наблюдалась тенденция к увеличению свинца на 0,23 – 0,35 мг/кг, но не превышалось ПДК. В почве парка свинца больше, чем на других участках. Вероятно, причиной этому явлению может быть возраст деревьев: в парке растут более старые деревья, чем на других изучаемых участках. Свинец на протяжении многих лет смывался с листьев и накапливался в почве. На ул. Урицкого проезжает большое количество автотранспорта, поэтому накопление в почвах свинца более заметно, чем на школьном участке и в парке..

Медь обнаружена в почве летом в парке и у школьной калитки. Тенденция к повышению содержания меди в почвах обнаружено почти во всех пробах почв осенью (таблица 4), но содержание меди также является минимальным и не превышает ПДК. Повышение содержания меди в почве также может быть обусловлено наличием автодорог и близкое расположение железнодорожных путей. Кроме того, северная часть города Люберцы, где были взяты образцы почвы, находится ниже по рельефу, чем южная. Следовательно, с ветряными потоками вредные вещества попадают на северную часть города больше, чем на южную сторону.

Содержание свинца и меди в исследуемых образцах листьев разных пород деревьев.

В таблице №5 представлены результаты химического анализа проб листьев растений со школьного двора г. Люберцы.

Таблица 5

Содержание свинца и меди в пробах листьев со школьного двора

Порода дерева

Концентрация металла в проанализированном образце, мг/кг

Pb

Cu

июнь

сентябрь

Июнь

сентябрь

Береза

н/о

1.4

6.5

3.1

Липа

н/о

1.3

8.6

5.1

Ива

н/о

1.7

6.0

3.2

Клён

н/о

1,8

6.4

5.0

Тополь

2.5

3,0

8.3

5.6

В листьях растений на пришкольном участке в июне свинеца не было, кроме листьев тополя, в которых было обнаружено наибольшее содержание свинца- 2,5 мг/кг. В сентябре на школьном участке количество Pb в листьях всех деревьев увеличилось на 0,5 – 1,8 мг/кг. Содержание свинца в листьях тополя оставалось самым высоким. Возможно, что тополь обладает высоким свойством адсорбции вредных веществ из окружающей среды: в листьях тополя в 1,5 – 2 раза больше свинца, чем в других листьях. Его можно использовать в качестве естественного очистителя загрязненных экосистем города.

С другой стороны, на пришкольном участке обнаружено относительно большое содержание меди в листьях всех пород деревьев: от 6,0 до 8,6 мг/кг летом. . Это может быть обусловлено некоторыми факторам: во-первых, утром много людей едет на работу, и практически одновременно заводится большое количество автомобилей, стоящих около школьного забора, много машин подъезжает к школе: взрослые могут довозить своих детей до школы. Из литературных данных известно, что медь может попадать в воздух от автотранспорта. Осенью содержание Cu снижается в 1,5 – 2 раза. Причинами снижения меди могут быть:

Обильные дожди

Усиленный метаболизм растений

В таблице №6 представлены результаты химического анализа проб листьев растений с улицы Урицкого г. Люберцы.

Таблица 6

Содержание свинца и меди в листьях деревьев на ул. Урицкого.

Порода дерева

Концентрация металла в проанализированном образце, мг/кг

Pb

Cu

июнь

сентябрь

Июнь

сентябрь

Тополь

н/о

н/о

8,0

5.7

Береза

16,7

1,5

6,4

2.7

Липа

1,8

1.2

н/о

3.5

Ива

н/о

0.8

5,0

6.3

Клён

8,2

1.0

9,4

3.3

Накопление растениями тяжелых металлов в летний период, в частности свинца, оставалось достаточно высоким. Накопление свинца у берёзы оказалось максимальным из всех представленных проб растений: до 16,7 мг/кг, что превышало фоновое содержание. В таблице №3 представлено фоновое содержание металлов в растениях. Можно предположить, что на ул. Урицкого существует опасность повреждения древесных пород деревьев тяжелыми металлами. Причиной этому может быть большое количество проезжающего автотранспорта. Поэтому экологический риск воздействия факторов неблагоприятной окружающей среды и снижения естественного биологического разнообразия (воздействие тяжелых металлов на растение вызывает различные болезни и снижает их устойчивость, нарушает их естественные функции, поэтому растения под воздействием тяжелых металлов может вызывать уменьшения численности древесных пород) существует.

Содержание меди летом не превышало ПДК, а осенью даже снижалось.

Данные по содержанию тяжелых металлов в листьях деревьев из Наташинского парка представлены в таблице №7

Таблица 7

Содержание свинца и меди в листьях растений из Наташинского парка.

Порода дерева

Концентрация металла в проанализированном образце, мг/кг

Pb

Cu

июнь

сентябрь

Июнь

сентябрь

Тополь

н/о

1.8

2.8

4.8

Береза

0,7

1,1

7.2

2.6

Липа

0,7

1.6

3,0

4.1

Ива

н/о

3.8

6.9

4.7

Клён

3.3

3.9

7.3

2.8

Ранее отмечалось, что летом в почвах Наташинского парка было мало свинца, а осенью его стало больше почти в 2 раза, но в пределах ПДК. Содержание свинца летом в листьях растений было невысоким (от 0 до 3,3 мг/кг). Осенью содержание свинца в листьях всех деревьев повышалось на 0,4 – 3,8 мг/кг. Итак, можно заключить, что свинец в виде пыли оседал на листьях деревьев. Вследствие обильных дождей как в летний, так и в осенний период пыль с соединениями свинца попадала в верхние слои почвы. Поэтому произошло незначительное накопление свинца в почве. Летом в парке наблюдалось тенденция к накоплению меди разными породами деревьев от 2,8 до 7,3 мг/кг, но на уровне фонового содержания. При этом осенью содержание меди в листья тополя увеличилось на 2 мг/кг и в листьях липы на 1,1 мг/кг. Значит, эти породы являются естественными очистителем воздуха, как в летний, так и в осенний период. При этом у березы, ивы и клена содержание меди уменьшалось в 2 – 2,5 раза в осеннее время, в отличие от лета. Можно предположить, что медь нужна растениям для нормальной жизнедеятельности или для процессов метаболизма. В таблице №8 представлены данные по содержанию свинца в одних и тех же породах деревьев, но разных мест произрастания.

Таблица 8

Сравнительное содержание свинца в растениях (мг/кг).

Проба

Ул. Урицкого

Парк

Школа

Лето

Осень

Лето

Осень

Лето

Осень

Тополь

0

0

0

1,8

2,5

3,0

Берёза

16,7

1,5

0,7

1,1

0

1,4

Липа

1,8

1,2

0,7

1,6

0

1,3

Ива

0

0,8

0

3,8

0

1,7

Клён

8,2

1,0

3,3

3,9

0

1,8

Летом свинец был обнаружен в заметных количествах в листьях березы, клена, липы на ул. Урицкого, где наблюдалось интенсивное автомобильное движение, а также велись крупные ремонтные работы. Осенью на ул. Урицкого снизилось содержание свинца в листьях всех пород и не превышало фоновое содержание.

В парке и на школьном дворе наблюдалось повышение свинца в растениях в пределах 0,4 – 3,9 мг/кг с июня по сентябрь.

В таблице №9 представлены данные по содержанию меди в одних и тех же породах деревьев, но разных мест произрастания.

Таблица 9

Содержание меди в растениях

Проба

Ул. Урицкого

Парк

Школа

Лето

Осень

Лето

Осень

Лето

Осень

Тополь

8,0

5,7

2,8

4,8

8,3

5,6

Берёза

6,4

2,7

7,2

2,6

6,5

3,1

Липа

0

3,5

3,0

4,1

8,6

5,1

Ива

5,0

6,3

6,9

4,7

6,0

3,2

Клён

9,4

3,3

7,3

2,8

6,4

5,0

Содержания меди в большинстве проб снижалось к осеннему периоду. Но некоторые деревья накапливали Cu и в осенний период (ива, липа, тополь, клён).

Таким образом, в листьях разных пород деревьев была обнаружена различная степень поглощения тяжелых металлов:

К наибольшему накоплению свинца можно отнести древесные породы липа, ива и тополь

К наибольшему накоплению меди можно отнести древесные породы липа, ива и тополь

Выводы

Взятые в ходе исследования образцы почвы соответствуют нормам содержания тяжелых металлов в них (не превышают ПДК)

Образцы растений, взятые в ходе исследования, содержат нормальное количество тяжелых металлов (не превышают фоновые содержания)

Из всех пород деревьев только в листьях березы на улице Урицкого повышается фоновое содержание свинца, но при этом не является токсичным.

Существует экологический риск воздействия неблагоприятных факторов (тяжелых металлов) на биологическое разнообразие.

Из древесных пород наиболее выраженными адсорбирующими свойствами обладает тополь, липа, ива.

Экологическая ситуация на ул. Урицкого является переменной: летом обнаружено очень высокое накопление свинца, в то время как осенью его обнаружено незначительное количество

Экологическая ситуация в парке напряженная: были обнаружены высокие содержания свинца и меди как в почве, так и в растениях

Экологическая ситуация на пришкольном участке более или менее благоприятна: свинец и медь в почве почти не обнаружены.

В листьях исследуемых пород деревьев в начале лета обнаружено высокое содержание меди.

В осенней пробе листьев снизилось содержание меди почти в два раза. Но это не означает, что окружающий воздух стал чище. Возможно, что соединения меди использовались на процессы жизнедеятельности растений и накапливались в прикорневом слое почве.

В результате исследования можно сделать вывод, что в воздухе есть тяжелые металлы, но в количествах, не превышающих норму

Рекомендации

Для озеленения территорий со сложной экологической обстановкой следует использовать такие породы деревьев как: тополь, липа, так как поглощение тяжелых металлов ими наблюдалось в течение всего времени (с июня по сентябрь).

Для активного отдыха (занятия спортом, гуляние) рекомендуется школьная территория, так как содержание тяжелых металлов в листьях и почве школьного двора, которые в свою очередь поступают из воздуха, минимально.

Улица Урицкого не рекомендуется для прогулок, так как в листьях и почве на этой территории летом обнаружено повышенное содержание свинца и меди. Через улицу проезжает большое количество автотранспорта, который является главным загрязнителем воздуха тяжелыми металлами.

В листья деревьев Наташинского парка накапливались тяжелые металлы (но не превышали ПДК), т. е. они адсорбировали свинец и медь, тем самым очищали воздух. Поэтому парк рекомендуется для активного отдыха

Список литературы

Ресурсосбережение и экологическая безопасность человека. Практикум с основами экологического проектирования. 9 класс Александрова В., Болгова И., Нифантьева Е.

Зинина О.Т. Влияние некоторых тяжелых металлов и микроэлементов на биохимические процессы в организме человека // Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы. — Хабаровск, 2001. — Вып.4.

Экология 7-8 классы. Практикум по экологии животных. Практикум по экологии человека. Автор-составитель Н.А. Степанчук. – Волгоград: Учитель, 2009.

Экология Московской области. Информационный сборник,2010г.

Давыдова, С.Л. О токсичности ионов металлов / С.Л. Давыдова. – М.: Знание, 1991.

Муравьев А.Г., Пугал Н.А., Лаврова В.Н. Экологический практикум: Учебное пособие с комплектом карт-инструкций / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьева. – 2-е изд., испр. – СПб.: Крисмас+, 2012.

Энциклопедия для детей / Гл. ред. В. А. Володин. – М.: Аванта +, 2001. – Т. 19: Экология.

Нестеров И.С., Якунина Ю.Н., Петренко Д.Б., Радугина О.Г. Определение свинца и кадмия в объектах окружающей среды методом инверсионной вольтамперометрии.

А. Кабата-Пендиас Х. Пендиас «Микроэлементы в почвах и растениях» пер. с англ. канд. геол.-мин. наук Д. В. Гричука и канд. геол.-мин. наук Е. П. Янина под редакцией д-ра геол.-мин. наук Ю. Е. Саета, Москва «Мир» 1989 г.

Т. Н. Кропачева Учебно-методическое пособие для лабораторных работ «Электрохимические методы анализа»

Л.И. Губаревва, О.М. Мизирева, Т.М Чурилова Экология человека: практикум для вузов

Антонова Ю.А., Сафонова М.А. ТЯЖЁЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ГОРОДСКИХ ПОЧВАХ // Фундаментальные исследования. – 2007. – № 11.

Приложение

Содержание тяжелых металлов в почве (мг/кг).

Диаграмма 1

Содержание тяжелых металлов в растениях на ул. Урицкого (мг/кг).

Диаграмма 2

Содержание тяжелых металлов в растениях в парке (мг/кг)

Диаграмма 3

Содержание тяжелых металлов в растениях около школы (мг/кг).

Диаграмма 4

Примеры вольтамперных кривых проанализированных образцов растений.

График 1

Вольтамперная кривая эталонного раствора, содержащего по 80 мкг/л кадмия, свинца и меди

График 2

Вольтамперные кривые эталонных растворов, содержащих по 80 (синяя кривая) и 160 мкг/л (красная кривая) кадмия, свинца и меди и фонового раствора (зеленая кривая)

График 3

Результаты химического анализа проб растений и почвы.

проба

Порода дерева

Место

Время взятия образца

Концентрация металла в проанализированном образце, мг/кг

Pb

Cu

растения 1

тополь

Ул. Урицкого

июнь

н/о

8,0

растения 2

береза

Ул. Урицкого

июнь

16,7

6,4

растения 3

липа

Ул. Урицкого

июнь

1,8

н/о

растения 4

ива

Ул. Урицкого

июнь

н/о

5,0

растения 5

клен

Ул. Урицкого

июнь

8,2

9,4

растения 6

тополь

парк

июнь

н/о

2,8

растения 7

береза

парк

июнь

0,7

7,2

растения 9

ива

парк

июнь

н/о

6,9

растения 10

клен

парк

июнь

3,3

7,3

растения 11

береза

школа

июнь

н/о

6,5

растения 12

липа

школа

июнь

н/о

8,6

растения 13

ива

школа

июнь

н/о

6,0

растения 14

клен

школа

июнь

н/о

6,4

растения 15

тополь

школа

июнь

2,5

8,3

растения 16

тополь

Ул. Урицкого

сентябрь

н/о

5,7

растения 17

береза

Ул. Урицкого

сентябрь

1,5

2,7

растения 18

липа

Ул. Урицкого

сентябрь

1,2

3,5

растения 19

ива

Ул. Урицкого

сентябрь

0,8

6,3

растения 20

клен

Ул. Урицкого

сентябрь

1,0

3,3

растения 21

тополь

парк

сентябрь

1,8

4,8

растения 22

береза

парк

сентябрь

1,1

2,6

растения 23

липа

парк

сентябрь

1,6

4,1

растения 24

ива

парк

сентябрь

3,8

4,7

растения 25

клен

парк

сентябрь

3,9

2,8

растения 26

береза

школа

сентябрь

1,4

3,1

растения 27

липа

школа

сентябрь

1,3

5,1

растения 28

ива

школа

сентябрь

0,7

3,2

растения 29

клен

школа

сентябрь

0,8

5,0

растения 30

тополь

школа

сентябрь

3

3,6

Образцы почвы

Почва 1

Ул. Урицкого

июнь

н/о

н/о

Почва 2

парк

июнь

0,30

0,17

Почва 3

Школа, у калитки

июнь

н/о

0,22

Почва 4

За школой

июнь

н/о

н/о

Почва 5

Ул. Урицкого

сентябрь

0,35

0,08

Почва 6

парк

сентябрь

0,53

0,15

Почва 7

Школа, у калитки

сентябрь

н/о

0,40

Почва 8

За школой

сентябрь

н/о

0,22

 
Просмотров работы: 1189