IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Изготовление природных индикаторов для анализа среды почвы и ее влияния на рост растений
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Почва является эффективным накопителем, позволяющими судить о загрязненности окружающей местности. Почвенный покров накапливает в своем составе большинство веществ, поступающих в атмосферу.
В зимний период это загрязнение увеличивается, так как на полную мощность работают котельные, выбросы которых распространяются на очень большое расстояние от источника загрязнения, в зависимости от направления ветра. При таянии снега все эти вещества попадают в окружающую среду. В связи с этим снеговой и почвенный покров можно рассматривать как своеобразные индикаторы чистоты воздуха.
На основе этого, возникла гипотеза: если изготовить природные индикаторы и проверить среду почвы с различных участков, то можно проверить влияние среды почвы на рост пшеницы. Поэтому мы определились с темой исследования «Изготовление природных индикаторов для анализа среды почвы и ее влияния на рост растений».
Исследовательская проблема: в чем заключается специфика изготовления природных индикаторов для анализа среды почвы и ее влияния на рост растений.
Мы поставили перед собой следующую цель:
Изготовить природные индикаторы для исследования среды почвы и определить ее влияние на рост пшеницы.
Задачи проекта:
Изучить литературу об источниках загрязнения города Волгограда;
Изучить возможности растений как индикаторов;
Изготовить бумажные индикаторы;
Провести наблюдения за ростом растений в почвах различного состава.
Для решения поставленных нами целей мы использовали следующие методы: изучение и анализ научных статей по выбранной нами теме, отбор нужного материала для исследовательской работы, практическое применение полученной теоретической информации на практике, эксперимент, сравнение.
Практическая значимость: Полученные результаты исследования могут быть переданы, для дальнейшего изучения и применения учителям биологии, а также результаты нашего исследования имеют практическое значение для выращивания цветов на пришкольном участке.
Глава I. Литературный обзор
1.1. Влияние выбросов промышленных предприятий на состояние
окружающей среды Волгоградской области
Волгоград - промышленный город, и чтобы в полной мере понять его экологическую обстановку, необходимо проанализировать вклад каждого предприятия в составляющую здоровья населения. Наша область относится к регионам с интенсивным и разнообразным по характеру и площади техногенным влиянием на природу. Под воздействием техногенных нагрузок ее естественные ландшафты в значительной мере преобразованы. [Брылев, 2005, С.58]
Предприятия города представлены различными отраслями промышленности, такими как: электроэнергетика (ОАО «Волгоградэнерго», Волгоградская ГРЭС, Волгоградская ТЭЦ-2, Волгоградская ТЭЦ-3), черная и цветная металлургии (Красный октябрь, ООО- Волгоградский завод труб малого диаметра, Волжский трубный завод), химическая (ОАО «Каустик», ВОАО «Химпром») и нефтехимическая (ООО Волгохимнефть, Волжский азотно-кислородный завод), топливная (ООО «Лукойл-Волгограднефтепереработка») , строительных материалов (ОАО Волгоградский завод облицовочного кирпича, ОАО Волгоградский керамический завод), машиностроение и металлообработка (ОАО «Волгограднефтемаш», ОАО «Волгоградский завод буровой техники», ОАО «Волгоградский мотостроительный завод») и др.
Деятельность предприятий энергетического комплекса сопровождается выбросами диоксида серы, оксида углерода, оксидов азота и несгоревших твердых частиц в виде золы, сажи и бензпирена. [3]
Чаще всего, причиной большого количества выбросов, является устаревшее и требующее реконструкции или замены оборудование предприятий (как правило, различного рода очистных сооружений), отсталость технологических процессов.
Волгоградская область России входит в число наиболее уязвимых и затронутых опустыниванием районов Нижнего Поволжья.
Одной из основных причин загрязнения является: большая концентрация на данной территории автомобильного транспорта (при населении около 1,3 миллиона человек, зарегистрировано более 450 тысяч автомобилей). [Купряхин, 2015, С.4]
1.2. Использование индикаторов для определения среды
Индикаторы (от лат. indicator – указатель) – вещества, позволяющие следить за составом среды или за протеканием химической реакции. Одни из самых распространенных – кислотно-основные индикаторы, которые изменяют цвет в зависимости от кислотности раствора.
Пигменты многих растений способны менять цвет в зависимости от кислотности клеточного сока. Их общее название флавониды, и в эту группу входят антоцианы, определяющие красную, синюю, фиолетовую окраску цветов, а также флавоны, флавонолы, халконы и ауроны, определяющие желтую и оранжевую окраску.
По мере развития производственной и научной деятельности человека было создано огромное множество разнообразных индикаторов.
С развитием химии число кислотно-основных индикаторов неуклонно росло, и индикаторы растительного происхождения постепенно уступили место индикаторам химического синтеза, которыми мы пользуемся и в школьной лаборатории.
Другой способ применения - использование полосок бумаги, пропитанных раствором индикатора или смеси индикаторов и высушенных (например, "Универсальный индикатор"). Такие полоски выпускают в самых разнообразных вариантах - с нанесенной на них цветной шкалой - эталоном цвета.
При исследовании почвы, среда является одной из наиболее важных характеристик. Разные почвы могут иметь слабо кислую или щелочную среду. По значению среды, в частности, можно судить о содержании в почве питательных веществ, а также о том, какие растения могут успешно расти на данной почве. Например, рост фасоли, салата, черной смородины, картофеля затрудняется при наличии кислой среды.
Кислые почвы обычно менее богаты питательными веществами, поскольку хуже удерживают в себе катионы металлов, необходимые растениям. Например, попавшие в почву ионы водорода вытесняют из нее связанные ионы кальция. А вытесненные из глинистых пород ионы алюминия в больших концентрациях токсичны для сельскохозяйственных культур.
Глава II. Экспериментальная часть
2.1 Приготовление растворов природных индикаторов
Чтобы изготовить природный индикатор мы брали различные плоды, ягоды винограда, смородины, малины, вишни, брусники, клюквы.
Для получения индикаторов из ягод винограда, смородины, малины, вишни, брусники, клюквы и т. д. измельчали 20 г. плодов, заливали водой (20 мл.). Затем, растворы отфильтровывали. Полученные растворы можно сразу использовать для определения кислотно-щелочной среды.
(Приложение №1, рис. №1-3)
Для приготовления индикаторной бумаги, узкие полоски фильтровальной бумаги пропитывали соком растений и высушивали при комнатной температуре. (Приложение №1, рис. №4,5)
Полученные индикаторные бумажки мы использовали для проверки кислотно – щелочных свойств различных пищевых продуктов.
Для опытов брали молоко, кефир, лимонад, минеральную воду. Для этого отливали немного используемой жидкости и опускали туда индикаторную бумажку. Данные продукты показали наличие кислой среды. Газированная вода содержит угольную кислоту (минеральная вода, лимонад). Кусочек индикаторной бумажки, погруженный в газированную воду, показывает присутствие в ней кислоты (краснеет).
(Приложение №2, рис. №1)
Таблица 1. Результаты опытов оформили в таблицу
|
Ягоды |
В нейтральной среде (вода) |
В кислой среде (лимонная кислота) |
В щелочной среде (р-р соды) |
|
Чёрная смородина |
Фиолетовый |
Красный |
Сине-зелёный |
|
Малина |
Розовый |
Красный |
Синий |
|
Вишня |
Розовый |
Красный |
Синий |
|
Брусника |
Малиновый |
Красный |
Синий |
|
Клюква |
Малиновый |
Красный |
Синий |
Итак, с помощью растительных индикаторов можно определить наличие в плодах, ягодах, напитках, почвах, косметических средствах кислоты или щёлочи, не прибегая к химическим индикаторам.
2.2 Исследование среды почвы с помощью природных и универсальных индикаторов
Для проведения эксперимента были взяты пробы почвы с разных участков земли.
Образец №1 – земля из грядки
Образец №2 – земля из-под дерева
Образец №3 – земля рядом с дорогой
Образец №4 – земля для комнатных цветов
Пробы земли залили водой и проверили реакцию среды с помощью индикаторов, изготовленных из ягод и универсальных индикаторов.
Щелочную реакцию среды подтвердили все индикаторы.
(Приложение № 2, рис. 2,3)
Кроме этого мы провели анализ растворов с помощью POOL tester, который дает три показателя:
Содержание хлора (Cl-);
Среда (Ph);
Общая щелочность по CaCO3.
Все образцы, кроме №1, показали повышенный уровень хлора, только в образце №4 уровень выше. Высокая щелочная среда наблюдается у всех образцов. Показатель общей щелочной среды по CaCO3 повышен в образцах №3 и №4.
(Приложение № 3 рис. 1)
Таблица 2. Результаты POOL tester
|
Образец №1 |
Образец №2 |
Образец №3 |
Образец №4 |
|
|
Содержание Cl (уровень) |
Норма, 0,5 мл/л |
Выше нормы, 1 мл/л |
Высокий, 1 мл/л |
Очень высокий, 5 мл/л |
|
Среда (PH) |
Выше нормы, 7,8 |
Очень высокий, 8,4 |
Очень высокий, 8,4 |
Очень высокий, 8,4 |
|
Общая щелочная среда (по CaCО3) |
Норма, 80 мг/л |
высокий, 180 мг/л |
Очень высокий, 120 мг/л |
Норма, 80 мг/л |
2.3 Проверка влияния среды почвы на прорастание и рост пшеницы
На первом этапе выращивания в почву прикопали по 10 семян злаковой культуры.
Наблюдали за прорастанием и ростом пшеницы.
Мы вытащили ростки, промыли, и увидели, что в образцах № 1, № 2 корни длинные, тонкие имеют желтоватый оттенок, длина корней практически одинакова. В образце № 4 корневая система более развита, корни толстые, наземная часть более мясистая. Самые короткие и тонкие корни в образце № 3.
(Приложение № 3 рис. 2)
Заключение
Целью нашей работы являлось изготовление природных индикаторов для исследования среды почвы и определения ее влияния на рост пшеницы.
Решая поставленные задачи мы изучили литературу по загрязнению почвы в Волгоградской области, изготовили природные индикаторы из ягод и испытали их на различных растворах.
Собрали образцы почвы, исследовали ее с помощью различных индикаторов. Образец №3 оказался самым реактивным.
В этих почвах вырастили пшеницу и сравнили растения. Лучше всего выросли образцы в почве из-под дерева и купленной в магазине.
Наша гипотеза - если изготовить природные индикаторы и проверить среду почвы с различных участков, то можно проверить влияние среды почвы на рост пшеницы подтвердилась.
.
Список источников и литературы
Бейтс, Р. Определение рН. Теория и практика [Текст] / Р. Бейтс; пер. с англ., 2 изд.- Л., 1972
Леенсон, И.А. Занимательная химия [Текст]/ И.А. Леенсон; - М.: Росмен.
Пичугина, Г.В. Повторяем химию на примерах из повседневной жизни [Текст]/ Г.В. Пичугина; - М., 1999.
Юдин, А.М Химия для вас [Текст]/ А.М. Юдин, В.Н. Сучков, Ю.А. Коростелин; - М., 1987.
Купряхин, В.В. Современная экологическая ситуация Волгоградской области России и пути решения экологических проблем [электронный ресурс], режим доступа: http://www.sworld.com.ua (дата обращения: 28.09.2019).
Проект нормативов предельно-допустимых выбросов для ОАО «Волгоградский алюминий» [Текст], 2007. - 688 с.
Приложение №1
Рисунок 1. – Ягоды для изготовления индикаторов
Рисунок 2. – Изменение цвета индикатора в разных средах
Рисунок 3. – Ягоды для изготовления индикаторов
Рисунок 4. – Изготовление индикаторов
Приложение №2
Рисунок 1. – Готовые индикаторы Рисунок 2. – Реакция среды почвы
Рисунок 3. – Реакция среды почвы на универсальный индикатор
Приложение № 3
Рисунок 1. – Реакция среды почвы на разные индикаторы
Рисунок 2. – Растения из различных почв