О влиянии на растительность антиобледенительного средства "Бионорд"

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

О влиянии на растительность антиобледенительного средства "Бионорд"

Фрибус О.А. 1
1 Гимназия №157 им. Е. М. Ольденбургской
Кондратьева М.В. 1
1гимназия №157 им. принцессы Е. М. Ольденбургской


Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Нынешняя зима 2019-2020 года показала, что в осенне-зимний период было существенное повышение температурных характеристик, неоднократно превышающих климатическую норму. В течение ноября-января месяцев несколько раз превышался абсолютный максимум для этого периода наблюдений. Например,14 ноября +10˚С, 18 декабря 2019 года +8˚С, 15 и 16 января 2020 года +8˚С. Снежной нынешнюю зиму тоже не назовешь. Среднегодовая помесячная норма выпадения осадков следующая: 58, 52 и 38 мм за ноябрь, декабрь и январь месяцы. В ноябре выпало 24% среднемесячной нормы осадков, в декабре - 168% от среднемесячной нормы. Поэтому, использование антиобледенительных средств этой зимой было неактуально. Однако, февраль и март месяцы, возможно, станут и морозными и снежными. И актуальность данной работы существенно возрастет.

В России зимой используют множество антиобледенительных средств, увеличивающих сцепление с дорогой и растапливающих некоторое количество льда на тротуаре. Так как мы заметили, что вещество посыпается в довольно больших количествах, часть кристаллов белого цвета не растворяется в течение нескольких дней и после приносится на ботинках в дом, мы решили исследовать его. В ТСЖ нашего дома мы взяли одно из таких средств. Средство «Бионорд», выпускаемое Уральский заводом противогололёдных материалов имеет разный состав, который часто не указан на упаковке, поэтому нам показалось интересным исследовать вещество не только на качественный состав, но и смоделировать воздействие вещества на окружающую среду. Для исследования были использованы физико-химические методы, методы сравнительного анализа и моделирования.

Цель работы: выяснить влияние антиобледенительных средств на растительность.

Задачи:

1. Изучить состав средства.

2. Выяснить, какое влияние антиобледенительное средство «Бионорд» оказывает на цветочные растения (модельный эксперимент).

3. Выяснить, какое влияние антиобледенительное средство «Бионорд» оказывает на бобовые растения (натурный эксперимент).

4. Выяснить, какое влияние антиобледенительное средство «Бионорд» оказывает на садовую траву.

Гипотеза: мы предполагаем, что антиобледенительное средство «Бионорд» оказывает отрицательное воздействие на рост и развитие травянистых растений.

Актуальность исследования: как указывалось выше, осень-зима 2020 года выпадает из многолетнего ряда наблюдений более высокими показателями ежедневных и среднемесячных температур, в этих условиях, активное использование антиобледенительного средства неуместно. Но какова будет погода осенью-зимой 2020 года и далее, нам неизвестно. Поэтому, мы считаем, что наше исследование будет актуально

Физико-химическое исследование средства «Бионорд».

Согласно «Паспорту безопасности химической продукции» (2018г.) [5], прилагаемому к антиобледенительному средству Бионорд в его состав входят: хлориды натрия и кальция, ацетат натрия, указывается на некоторых партиях дополнительно: мраморная крошка, ингибиторы коррозии, биофильная добавка. Визуально средство «Бионорд» представляет собой смесь твердых кристаллических веществ, различающихся по величине, форме и цвету. Неправильные кристаллы разного размера, по мнению производителя, должны увеличивать сцепление с дорогой в период использования средства.

Характерные внешние признаки кристаллов в смеси позволили разделить смесь на первом этапе исследования вручную. Нам удалось выделить три компонента: 1) маленькие белые кристаллы примерно одинакового диаметра с неровной поверхностью; 2)большие прозрачные кристаллы, примерно одного размера от 4 до 7мм (некоторые кристаллы были покрыты белым налетом), по форме напоминающие скошенные параллелепипеды; 3) белые кристаллы, все одинаковой формы и цвета - шарообразные с многочисленными бугорками на поверхности, самый большой до 4мм (видимо, этот кристалл образовался путем объединения нескольких кристаллов); техническая грязь (маленькие осколки всех типов кристаллов, покрытые серо-черным налетом. Мы выяснили процентную составляющую каждого из компонентов, взяв 22,480 г смеси. Произведя взвешивание, мы выяснили, что маленькие белые кристаллы (кристаллы 1) составляют 33,6% от всей ранее взятой массы, прозрачные же кристаллы (кристаллы 2) составляют наибольшую часть: 57,7%, большие белые кристаллы (кристаллы 3) составляют 7,2% , техническая грязь составила самую малую часть: 1,5%.

Далее, мы взяли по 1г 460мг и растворили каждый из компонентов в отдельном стакане, в 50мл дистиллированной воды. Стаканы пронумеровали согласно нумерации кристаллов. Интересно, что у каждого из компонентов была своя растворяемость. Испытания на растворимость показали, что в течение 5 минут растворяются все виды кристаллов. Некоторые кристаллы растворялись сразу, некоторые с образованием мути.

Таблица 1. Результаты исследования компонентов смеси «Бионорд».

 

Частицы 1

Частицы 2

Частицы 3

Описание внешнего вида кристаллов

Маленькие белые непрозрачные кристаллы

Большие прозрачные кристаллы

Большие белые непрозрачные кристаллы

Размер твердых частиц

примерно одинакового диаметра (1-2 мм) с неровной поверхностью

размер от 4 до 7 мм, некоторые покрыты белым налетом

шарообразные с многочисленными бугорками на поверхности, самый большой до 4 мм (видимо, этот кристалл образовался путем объединения нескольких кристаллов)

Раствори-мость в воде

Растворились практически сразу, муть быстро ушла. Процесс растворения протекал без дополнительного нагревания. Маркировка стаканчика с раствором №1.

При растворении большая часть растворилась быстро, белая муть осела на дно, при взбалтывании поднималась белая взвесь, которая растворялась не более 5 минут. Процесс растворения протекал без дополнительного нагревания. Маркировка стаканчика с раствором №2.

Довольно долго растворялись, после появилась белая муть, которая тоже растворилась не более, чем через 5 минут. Процесс растворения протекал без дополнительного нагревания. Маркировка стаканчика с раствором №3.

Кислотность раствора

рН=6-7

рН = 5-6

рН=6

Наличие анионов

Хлорид-ионы есть

Хлорид-ионы есть

Хлорид-ионы есть

Наличие катионов

Обнаружены катионы натрия

Обнаружены катионы кальция

Обнаружены катионы натрия

Предполагаемое вещество

Хлорид натрия

Хлорид кальция

Идентифицировать не удалось

Измерения кислотности полученных растворов с помощью универсального индикатора показали: все жидкости имеют рН=6 слабо кислую, практически нейтральную среду. Однако, окраска универсального индикатора показывает небольшие отклонения от промежуточных значений 5-6 до промежуточных значений рН=6-7. Что позволяет сделать вывод: стакан №2: самая кислая среда, стакан №3: среднее значение кислотности, стакан №1: менее кислая среда. Растворимость смеси показывает нам, что мраморной крошки в ней не имеется. Используя химические методы определения хлорид-ионов, катионов-кальция и метод индикации по цвету пламени, нами было установлено: в состав средства входят хлорид натрия, хлорид кальция и отсутствует карбонат кальция – мраморная крошка. Методика эксперимента была следующая: мы отобрали в чистые пробирки исследуемые растворы и для определения присутствия хлорид-ионов капнули раствора нитрата серебра. По выпадению белого, постепенно темнеющего творожистого осадка, делали вывод о присутствии во всех исследуемых растворах хлорид-ионов [3]. Далее мы попытались выяснить, есть ли в исследуемых веществах ион кальция. При добавлении раствора карбоната калия к пробиркам обнаружилось, что осадок выпал только в пробирке номер 2 [3]. Это значит, что в состав этого противобледенительного средства (как указывается в составе), входит хлорид кальция. Поскольку многие ионы активных металлов не образуют нерастворимые вещества, то для установления присутствия катионов металлов в растворе мы воспользовались пробой окрашивания пламени [1]. Известно, что катионы натрия окрашивают пламя в ярко желтый цвет, а катионы кальция в кирпично-красный. Пламя раствора из пробирки номер 2 окрасилось в кирпично-красный цвет, следовательно, в пробирке номер 2 находится хлорид кальция. Так же окрашивание пламени в желтый цвет в пробирках номер 1,3 свидетельствует о присутствии катионов натрия. По скорости растворения кристаллов мы предполагаем, что хлорид натрия, входящий в состав противобледенительного средства находился в стакане номер 1. Согласно паспорту средства «Бионорд», в его состав входит хлорид калия, однако, обнаружить катион калия нам не удалось. Катионы калия окрашивают пламя в фиолетовый цвет, и увидеть окраску можно лишь через синий фильтр. Но присутствующие в большом количестве катионы натрия маскируют желтой окраской фиолетовый цвет пламени катионов калия. Предположить можно, что в третьей пробирке находился раствор хлорида калия. Все данные физико-химического исследования средства «Бионорд» представлены в таблице 1.

Воздействие антиобледенительного средства «Бионорд» на растительность.

Следующим этапом нашей работы стала проверка влияния антиобледенительного средства на растительность. Известно, что используемый хлорид натрия в качестве антиобледенительного средства засоляет почву и оказывает отрицательное действие на рост растений [2]. Для выяснения влияния средства «Бионорд» нами был поставлен моделирующий эксперимент [4,6] на горохе. 11 июля, заранее вымоченные (с вечера 9 июля по утро 11 июля) в воде семена гороха были посажены в три горшка (диаметром 18 см), по 10 штук в каждый горшок. Каждому из горшков была присвоена своя буква: Горшок А: средство «Бионорд» посыпано при посадке. Горшок Б: контрольный. Горшок В: средство «Бионорд» посыпано при появлении ростков гороха. Через 3 дня (14 июля) появились первые всходы в горшках Б и В, в горшке А продолжала сохраняться влага и не росли сорняки, в отличие от двух других горшков, где обильно произрастали сорные травы (больше всего мокрицы). Горшки поливались с периодичностью в два - три дня, средство посыпалось примерно раз в 8 или 10 дней, по небольшому количеству, заполняя примерно 25% поверхности горшка. 24 июля длина всходов в горшке Б равнялись в среднем 5,2 см, а в горшке В - 3см. В горшке А продолжала сохраняться влага, и все так же не было сорняков. 8 августа: почва в горшке А не пересыхает. В период с 5-ого по 7-ое августа шел проливной дождь с грозой (один раз наблюдался град). Горшки в это время заносились под крышу, дабы избежать излишнего количества воды в горшке. В горшке А все так же не было всходов. В горшке Б длина всходов равняется 27,7 см, в горшке В 11,5 см. Так же в горшках Б, В продолжает активно расти сорная трава. Результаты эксперимента представлены в таблице 2.

Таблица 2. Зависимость роста гороха от присутствия средства «Бионорд»

Наименования горшков:

11 июля 2018 посев горошин, длина ростков

14 июля 2018, длина ростков

8 августа 2018, длина ростков

А («Бионорд» посыпан при посадке)

0см

0см

0см

Б (контрольный горшок)

0см

5,2 см в среднем

27,7 см среднее значение

В («Бионорд посыпан при появлении всходов)

0см

3 см, среднее значение

11,5 см, среднее значение

Горшок со средством, посыпанным при посадке, так и не дал всходов. В нем не росли сорняки, и постоянно сохранялась влага. В горшке со средством, посыпанным при появлении ростков гороха, результат был значительно хуже, чем в контрольном горшке. С помощью этого эксперимента мы смогли выяснить, что средство «Бионорд» плохо влияет на произрастание растения, в какой бы период жизни растения оно не было внесено. Ни один сорняк не вырос в горшках, где находилось средство «Бионорд». Было отмечено, что средство «увлажняет» почву, даже в засушливый и жаркий период.

Следующий эксперимент поставили на газонной траве. На трех грядках, засеянных газонной травой воздействовали средством так: на первую посыпали средства, вторую поливали раствором, третья – контрольная. 22 июля мы начали проведение эксперимента - было сформировано три грядки А, В, С. Грядка А: раствор антиобледенителя полит при посадке. Грядка В: раствор антиобледенителя полит при первых всходах. Грядка С: контрольная. В каждую грядку было посыпано примерно по три горсти травы газонной, далее все было полито водой. Раствор средства «Бионорд» готовили так: 6 грамм средства на 1 литр воды. В последующие три дня всходов не наблюдалось и только к 26 июля появились всходы на всех грядках. К 1 августа высота травы составляла 19-25см, а 25 числа средний рост травы составлял 25-27см. За все время эксперимента особых отклонений у выросшей травы на грядках А и В от контрольной грядки С не наблюдалось. На травинках грядок, поливаемых раствором антиобледенителя можно было заметить белый налет – скорее всего это нерастворимая часть средства, выявленная нами ранее (см табл.1), оседавшая в виде белого осадка. Также на грядке С можно было заметить небольшие проплешины и трава была немного бледнее, чем на грядках А и Б. По нашим наблюдениям, средство «Бионорд» несколько улучшает рост газонной травы. Возможно, причина обнаруженного нами явления кроется в способности антиобледенительного средства постоянно держать почву в увлажненном состоянии, а, возможно, сказывается действие биогенной добавки, указанной в гигиеническом паспорте вещества. Результаты эксперимента сведены в таблицу 3.

Таблица 3. Роста травы в период с 22 июля по 25 августа при разных условиях.

Дата

Грядка А

Грядка Б

Грядка С (контрольная)

22 июля

0см

0см

0см

1 августа

10см

19см

20 см

15 августа

19-25см

20-25см

19-26см

25 августа

25-27см

25-27см

24-25см

Описание растительности

Трава густая, ровная, с небольшим количеством «проплешин», отмечается белый налет на травинках.

Трава густая, ровная, с небольшим количеством «проплешин», отмечается белый налет на травинках.

Трава чуть бледнее, чем на грядках А и Б, «проплешин» немного больше по площади, чем на грядках А и Б, высота травинок чуть меньше, чем на грядках сравнения.

Для проверки результата опыт был поставлен еще один опыт. На этот раз за испытуемые образцы были взяты фасоль, трава газонная и цветы (бархатцы). Осенью (сентябрь – октябрь 2019 года) было взято по три горшка на каждый образец (всего 9 шт). Маркировка горшков для всех растений такова: горшок А : раствором «Бионорда» полили при посадке, горшок Б: раствором «Бионорда» полили при появлении первых ростков растений; горшок В: контрольный. Данные сведены в таблицы 4,5,6.

Таблица 4. Влияние средства «Бионорд» на рост и развитие фасоли.

Дата

Горшок А - полив средством при посадке

Горшок Б - полив средством при появлении всходов

Горшок В – контрольный

15.09.2019

0 см

0 см

0 см

22.09.2019

2 см

3-3,5 см

4 см

29.09.2019

10-11см

11-11,5 см

15 см

Таблица 5. Влияние средства «Бионорд» на рост и развитие бархатцев.

Дата

Горшок А - полив средством при посадке

Горшок Б - полив средством при появлении всходов

Горшок В - контрольный

15.09.2019

0 см

0 см

0 см

22.09.2019

3см

3,5см

2,5

29.09.2019

5-7см

7-7,5см

4-5см

Таблица 6. Влияние средства «Бионорд» на рост и развитие газонной травы.

Дата

Горшок А - полив средством при посадке

Горшок Б - полив средством при появлении всходов

Горшок В – контрольный

15.09.2019

0 см

0 см

0 см

22.09.2019

5 см

4-5 см

3-4-4,5 см

29.09.2019

10 см

7-9 см

5-9 см

Опыт параллельного выращивания травянистых растений, подвергшихся воздействию антиобледенительного средства «Бионорд», показал, что действие средства на растительность неоднозначно. Если бобовые культуры (см табл. 2., табл.4) угнетаются при малейшем присутствии антиобледенительного средства, то газонная трава и бархатцы воспринимают «Бионорд» почти как питательную добавку (см Таблицу 3, Таблицу 6). Во всех опытах отмечается длительная увлажненность почвы, при попадании в нее антиобледенительного средства. Даже, несмотря на то, что фасоль заметно хуже развивалась в присутствии средства, после прекращения полива постепенно росла до состояния бутонизации. К сожалению, в связи с понижением температуры на улице в конце сентября и отсутствием отопления, бархатцы и газонная трава быстро сникли, и опыт пришлось прекратить.

Заключение

Выполненная исследовательская работа показала, что представляемая тема исследования важна и актуальна. Проведенные эксперименты не дают однозначного ответа об отрицательном воздействии антиобледенительного средства «Бионорд» на растительность. Зависит ли степень влияния компонентов средства от выбора испытуемого растения или сказывается влияние биодобавки, достоверно установить не удалось. В процессе проведения эксперимента с растениями, нами также была замечена интересная способность средства сохранять почву в увлажненном состоянии длительное время. Возможно, и эта особенность средства «Бионорд» положительно сказалась на некотором сохранении увлажненности почвенного покрова. Выявленные в ходе работы вопросы, требуют дальнейшего уточнения. Надеемся продолжить исследования в этом направлении.

Выводы по работе:

Нам удалось установить частичный состав антиобледенительного средства Бионорд и кислотность его водных растворов.

Мраморная крошка в состав средства не входит, если не считать белый осадок, растворяющийся со временем или белый налет, оставляемый раствором на поверхности листовых пластин.

Средство однозначно способствует удержанию влаги на поверхности почвы.

Биогенная добавка (согласно гигиеническому паспорту) положительно влияет на рост газонной травы бархатцев.

На бобовые культуры антиобледенительное средство влияет отрицательно, существенно подавляя рост и развитие растений.

Используемая литература

Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 1988г.

Гордеева И. В. Влияние хлорида натрия на прорастание семян и рост проростков ячменя в почвенных условиях// Международный научно-исследовательский журнал. Биологические науки. – декабрь – 2016г.

Интренет ресурс «Справочник химика 21»

Мягкоступова О. В., Назаренко В. М. Исследовательский практикум на основе обобщающего химического эксперимента экологической направленности //Химия и жизнь – 2007г. - №5 – стр 55.

Уральский завод противогололедных реагентов. Сайт предприятия: https://uzpm.ru

Химия в школе. – 2007г. - №5 – ст 55-62.

 

Просмотров работы: 58