Исследовательская работа “Почва и её загрязнение”
Автор (ы)
Аффилиация
Научный руководитель
Аннотация
Актуальность работы состоит в том, что в последние годы наблюдаются процессы деградации почв, снижение её плодородия, усиление процессов загрязнения. Наша Ростовская область почти целиком находится в районах развития черноземных почв. Чернозём – самый плодородный вид почвы. Ростовская область является в первую очередь аграрным регионом, экономика которого связана с выращиванием различных зерновых культур, картофеля, подсолнечника, капусты, огурцов и ряда других овощей. Поэтому проблема рационального использования и охраны плодородных земель является одной из важнейших проблем нашей области.
Цель исследовательской работы: изучить основные факторы, приводящие к деградации плодородия почвы и её загрязнению.
Объект исследования: почва, её состав, структура, свойства и проблемы загрязнения почвы.
Задачи исследования:
- изучить теоретические основы данной темы;
- изучить основные виды загрязнения почвы и факторы, приводящие к её деградации;
- выявить причинно-следственную связь между загрязнителями почвы и их опасностью для организма человека;
- провести анализ химического состава образцов почвы, взятых с Западного района г.Таганрога.
- сформулировать общие выводы и рекомендации.
Содержание работы
Автор предпочел не показывать работу на сайте
Конкурс, в котором автор работы принял участие:
Отрасль наук
Форма представления работы
Дата публикации работы: 31.03.2019
Смотреть похожие работы
В современном мире существует множество глобальных проблем загрязнения окружающей среды. Человек постоянно стремиться улучшить условия своей жизни, зачастую от такого, казалось бы, благого намерения страдает окружающая среда, а, следовательно, и сам че …
Актуальность исследования: каждый день в атмосферу улетают тысячи воздушных шаров, а если подсчитать, то в год их улетает миллионы. Что происходит с ними после использования – главная проблема моей работы. Цель исследования: выяснить, вред воздушных ша …
По телевизору я увидел видео о гигантской трещине в шельфовом леднике Бранда в Антракте. Её длина 40 км. Исследователи со станции Halley IV обнаружили ее 31.10.2016, причина глобальное потепление. Сравнивая среднюю температуру времён года, я заметил …
Актуальность. Каждый человек с детства знает, что бросать мусор – нехорошо, некрасиво. Но, к сожалению, поступает наоборот: съев конфету, бросает фантик там же, где его развернул, допив сок, кидает пустую бутылку прямо на улице. Турист сначала любуетс …
Источник
Исследовательская работа «Почва и её загрязнение»
Работа посвящена изучению свойств почвы и её основных видов загрязнения. Почва — одно из важнейших богатств , которым располагает человек. А Тамбовская область славится своими плодородными почвами.
Просмотр содержимого документа
«Исследовательская работа «Почва и её загрязнение»»
МУНИЦИПАЛЬНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
«Почва и её загрязнение»
Автор: Саблина Ангелина Сергеевна
10В класс МБОУ «Цнинская СОШ№1»
филиал в с. Кузьмино — Гать
Руководитель: Смирнова Людмила Александровна,
учитель химии МБОУ «Цнинская СОШ№1»
филиал в с. Кузьмино — Гать
2. Теоретическая часть
2.1. Почва и её состав ………………………………….. 4-5
2.2. Плодородие почвы …………………………. 5-6
2.3. Химический состав почвы ………………………. 6-8
2.4. Кислотность почвы …………………………………………. 8-9
2.5. Основные виды загрязнения почвы ………………………. 9-10
2.5.1. Загрязнение тяжёлыми металлами ……………………… 10-11
2.5.2. Загрязнение бытовыми и промышленными отходами …. 11
2.5.3. Загрязнение нефтепродуктами …………………………… 11-12
2.5.4. Пестициды как загрязняющий фактор ……………………..12
2.5.5. Загрязнение радиоактивными элементами ………………… 12-13
2. 6. Загрязнители почвы и их опасность для организма человека 12-13
3. Практическая часть
3.1. Исследование кислотности почвы …………………………….. 14
3.2. Качественное определение ионов в почве ……………………. 14-15
3.3. Расчёт количества свинца, поступающего в почву от автотранспорта ………………………………………………. 15-17
Почва — поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой многофункциональную гетерогенную четырёхфазную структурную систему, образовавшуюся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов [1]. Почва — одно из важнейших богатств, которыми располагает человек, так как является основным источником нашего пищевого благосостояния.
Актуальность работы состоит в том, что в последние годы наблюдаются процессы деградации почв, снижение её плодородия, усиление процессов загрязнения. Наша Тамбовская область расположена в центре Русской равнины и занимает среднюю часть Окско-Донской низменности. Почвенный покров области сложен, но наиболее распространённым является чернозём – самый плодородный вид почвы. Чернозём занимает 82,2% в пахотных землях области. Тамбовская область является в первую очередь аграрным регионом, экономика которого связана с выращиванием различных зерновых культур, картофеля, подсолнечника, сахарной свёклы, капусты, огурцов и ряда других овощей. Поэтому проблема рационального использования и охраны плодородных земель является одной из важнейших проблем Тамбовской области.
Цель исследовательской работы: изучить основные факторы, приводящие к деградации плодородия почвы и её загрязнению.
Объект исследования: почва, её состав, структура, свойства и проблемы загрязнения почвы.
изучить теоретические основы данной темы;
изучить основные виды загрязнения почвы;
выявить причинно-следственную связь между загрязнителями почвы и их опасностью для организма человека;
провести анализ химического состава образца почвы, взятого с пахотных земель села Кузьмино – Гать Тамбовского района Тамбовской области;
сформулировать общие выводы и рекомендации.
2. Теоретическая часть
2.1. Почва и её состав.
Почва — это поверхностный слой земной коры, который образуется и развивается в результате взаимодействия растительности, животных микроорганизмов, материнской породы и является самостоятельным природным образованием. Почва является источником 95 — 97 % всех продовольственных ресурсов для населения планеты. Это колоссальное природное богатство, которое обеспечивает человека продуктами питания, животных кормами, а промышленность — сырьём.
Основоположником науки о почве стал выдающийся русский ученый Василий Васильевич Докучаев (1846–1903). Именно Докучаев В.В. впервые сформулировал научное определение о почве, назвав её «самостоятельным естественноисторическим телом, которое является продуктом совокупной деятельности материнской горной породы, климата, растительных и животных организмов, возраста почвы и отчасти рельефа местности» [2] Все факторы почвообразования, о которых говорил Докучаев, были известны и до него, их последовательно выдвигали разные ученые, но всегда в качестве единственного определяющего условия. Он первый сделал вывод о том, что возникновение почвы происходит в результате совместного действия всех факторов почвообразования. Докучаев рассматривал почву как «самостоятельное особое природное тело, равнозначное понятиям растение, животное, минерал и т.д., которое возникает, развивается, непрерывно изменяется во времени и пространстве», и этим он заложил прочный фундамент новой науки.
Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной частей. Твердая часть — это минеральные и органические частицы. Они составляют от 80-98 % почвенной массы и состоят из песка, глины, илистых частиц, оставшихся от материнской породы в результате почвообразовательного процесса. Соотношение этих частиц характеризует механический состав почвы.
Жидкая часть почвы, или почвенный раствор, вода с растворенными в ней органическими и минеральными соединениями. Воды в почве содержится до 40-60 %. Жидкая часть участвует в снабжении растений водой и растворенными элементами питания.
Газообразная часть, или почвенный воздух, заполняет поры, не занятые водой. Она содержит больше углекислого газа и меньше кислорода, чем атмосферный воздух, а также метан, летучие органические соединения и др.
2. 2. Плодородие почвы.
Важнейшим свойством почвы является плодородие. Плодородие – это совокупность свойств почвы, обеспечивающие высокую урожайность сельскохозяйственных растений, а также биологическую продуктивность естественных фитоценозов. [3]
Плодородие почвы зависит от многих факторов: оптимального содержания в ней питательных элементов (азота, фосфора, калия, железа, марганца, бора и других микро и макроэлементов), степени увлажненности и кислотности, методов агротехники, процессов эрозии. Но в первую очередь плодородие почвы определяют по содержанию в ней гумуса – смеси органических веществ, которые образуются в результате биохимического разложения растительных и животных остатков. От его качества и количества зависит плодородие почв.
Чернозёмные почвы характеризуются богатым содержанием гумуса (особенно – в верхних слоях), питательных веществ, зернистой либо комковой структурой, высоким (до 70%) содержанием кальция, огромным количеством полезных для растений микроорганизмов и прекрасными водно-воздушными качествами. В чернозёме имеются полезные гуминовые кислоты (смесь органических соединений), которые являются самой ценной фракцией гумуса, легко усваивающийся корнями растений.
Распределение почв по содержанию в ней гумуса тесно связано с природными зонами, климатом и характером растительного покрова. Почвы Тамбовской области представляют собой чернозём – самый плодородный вид почвы.
2.3. Химический состав почвы.
Растения усваивают из почвы азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, серу и др. Эти элементы потребляются в относительно больших количествах, поэтому их называют макроэлементами. Элементы, потребляемые в незначительных количествах, называют микроэлементами (бор, молибден, марганец, медь и др.). Обеспеченность растений элементами питания зависит от растворимости их соединений в воде и слабых растворах кислот.
Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот, хлорофилла и многих органических веществ растительных клеток. При недостатке его доступных соединений в почве растения плохо растут и развиваются, листья приобретают светло-зеленую окраску. Главным источником азота для питания растений служат соли азотной кислоты и соли аммония. В корни растений этот элемент поступает в форме аниона и катиона. В качестве азотных удобрений используют аммиачную селитру, сульфат аммония, хлористый аммоний, натриевую селитру, кальциевую селитру, мочевину и др. Такие органические удобрения, как навоз, торф, компосты, создают хорошие условия для азотного питания растений.
Фосфор в растениях содержится в минеральных и органических веществах. Наиболее важную роль играет фосфор, входящий в состав нуклеиновых кислот (рибонуклеиновой — РНК и дезоксирибонуклеиновой — ДНК). Из почвы фосфор поступает в корни растений в виде фосфат-иона. При недостатке в почве подвижных соединений фосфора листья растений приобретают красновато-фиолетовый оттенок. Наиболее распространенные фосфорные удобрения — суперфосфат, преципитат, фосфоритная мука и др.
Калий усиливает синтез органических веществ в растениях, участвует в реакциях перехода простейших моносахаридов в более сложные углеводы. Недостаток калия наблюдается в легких почвах и проявляется в омертвлении крайних частей листьев, которые вначале буреют, а затем скручиваются. Калий поступает в растения в форме катиона. Широко применяют такие калийные удобрения, как хлористый калий, сульфат калия, калийные соли и др. Наиболее нуждаются в калийных удобрениях северные, особенно легкие, почвы.
Кальций особенно необходим для роста корней и образования хлоропластов. При недостатке его в почве на листьях появляются коричневые пятна, затем листья желтеют и отмирают. Кальций уменьшает кислотность почв, поэтому его применяют для известкования.
Магний активизирует ферментативную активность в растении и влияет на окислительно-восстановительные процессы. Он входит в состав хлорофилла, при его недостатке между жилками листьев появляются желто-белесые пятна.
Железо входит в состав ферментов и играет большую роль в окислительно-восстановительных процессах. Этот элемент потребляется в малом количестве, и растения, как правило, не испытывают в нем недостатка.
Сера содержится в некоторых белках и растительных маслах. Ее недостаток вызывает пожелтение сначала верхних, а затем нижних листьев. Этот элемент поступает через корни растений в виде сульфатов.
Марганец входит в состав многих ферментов, участвует в окислительно-восстановительных процессах. При его недостатке часто развивается хлороз яблони, вишни, черешни, малины, полевых культур — свеклы, картофеля, овса.
Медь влияет на развитие листьев, задерживает их старение. От ее недостатка появляются признаки хлороза, кончики листьев белеют, растения не образуют семян.
Цинк необходим для образования завязи, для роста и развития растений. Большинство почв обеспечено цинком, однако от его недостатка иногда страдают плодовые деревья и цитрусовые, а из полевых культур — кукуруза, соя, фасоль.
Молибден участвует в синтезе белков. Молибденовые удобрения увеличивают урожай люцерны, клевера, сахарной свеклы, томатов и других культур. Их вносят в почву вместе с семенами или раствором молибденовых соединений опрыскивают растения.
Кобальт усиливает деятельность клубеньков на корнях бобовых культур. Кобальтсодержащие удобрения добавляют к другим удобрениям или обрабатывают ими семена.
При недостатке в почве любого из элементов урожай культур резко снижается.
2. 4. Кислотность почвы
Кислотность почвы характеризуется значением рН (водородный показатель).
Нейтральная реакция почвы соответствует рН=7. Если значение рН выше 7, то реакция почвы щелочная, ниже — кислая. Чаще встречаются кислые почвы. При этом кислые почвы классифицируются следующим образом: очень кислые почвы — рН 3,8 — 4,0, сильнокислые почвы — рН 4,1 — 4,5, среднекислые почвы — рН 4,6 — 5,0, слабокислые почвы — рН 5,1 — 5,5, близкие к нейтральной почвы — рН 5,6 — 6,9. Уменьшение значения pH на каждую единицу означает увеличение кислотности почвы в 10 раз!
Большинство культурных растений хорошо растут и развиваются в условиях слабокислой или нейтральной реакции почвы. Оптимальная кислотность почвы от слабокислой рН = 5,5 до нейтральной рН = 7. На кислых почвах растения плохо усваивают питательные вещества, недостаточно развивается корневая система растения, накапливаются вредные для растений вещества, не формируются полезные почвенные микроорганизмы, способствующие повышению и поддержанию плодородия почвы, элементы питания на таких почвах переходят в недоступные для растений формы.
Если осваивается новый участок, то кислотность почвы можно определить по внешним признакам. Если в канавах и ямках вода стоит ржаво-окрашенная, с радужной пленкой на поверхности и темно-желтым рыхлым осадком, знайте — на участке сильнокислая почва. Оттенок у нее, как правило, белесый.
Для нейтрализации кислых почв применяют: гашеную известь, доломитовую муку, известковую муку, молотый мел.
2.5. Основные виды загрязнения почвы.
Почва – материальная основа жизни, прежде всего растений, которые своей корневой системой поглощают минеральные вещества земли. Поэтому химический состав почвы отражается в химическом составе пищевых продуктов растительного и животного происхождения, поэтому химический состав любого организма связан с химическим составом земной коры. Состав и свойства почвы постоянно меняются под влиянием климата, факторов неживой природы, жизнедеятельности растений и других живых организмов. Но в первую очередь на состояние почвы оказывает влияние хозяйственная деятельность человека.
Широко известны случаи, когда высокие концентрации опасных химических веществ в почве стали причиной отравления людей и животных. Так, например, растения, произрастающие, на почвах с высоким содержанием селена, могут накапливать его в количествах до 5000 мг/кг. Высокая концентрация селена в растительных продуктах является причиной болезни, называемой селеновым токсикозом, и отравлений людей, и массовой гибели сельскохозяйственных животных.
Состояние почвы оценивается по следующим показателям:
1) загрязнение тяжелыми металлами;
2) загрязнение бытовыми и промышленными отходами;
3) загрязнение нефтепродуктами;
4) загрязнение пестицидами;
5) радиационное загрязнение.
2.5.1. Загрязнение тяжелыми металлами.
К тяжелым металлам относится более 40 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева: хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, молибден, кадмий, олово, сурьма, ртуть, таллий, свинец и другие. Токсичность металлов возрастает по мере увеличения их атомной массы. Их токсичность проявляется по-разному. Например, медь и ртуть при токсичных уровнях концентраций замедляют деятельность биологических ферментов. А кадмий и железо взаимодействуют с клеточными мембранами, изменяя при этом их проницаемость. Соединения тяжёлых металлов вызывают острые отравления, хронические болезни, а также оказывают канцерогенное и мутагенное действие.
Тяжелые металлы, поступающие на поверхность почвы, накапливаются в почвенной толще, особенно в верхних гумусовых горизонтах. Растения, поглощая из почвы тяжелые металлы, аккумулируют их в тканях или на поверхности листьев, становясь, таким образом, промежуточным звеном в цепи «почва — животное — человек». Важно отметить, что тяжёлые металлы обладают способностью накапливаться в организме.
Главным источником тяжелых металлов является химическое производство и автотранспорт. Значительное загрязнение почвы свинцом, цинком и кадмием в первую очередь наблюдается вблизи автомобильных дорог. Это объясняется тем, что наиболее распространённое автомобильное топливо — бензин — содержит в себе ряд соединений металлов, в том числе очень ядовитое — тетраэтилсвинец, содержащее свинец, который таким образом попадая вместе с выхлопными газами в атмосферу, оседает на почву. Почва становится мертвой при содержании в ней 2-3 г свинца на 1 кг грунта. Вокруг некоторых наиболее оживлённых дорог содержание свинца в почве достигает 10-15 г/кг, а ширина придорожной территории, где возможна высокая концентрация свинца в почве достигает 100 м и более.
2.5.2. Загрязнение бытовыми и промышленными отходами.
Значительно обострилась проблема ликвидации твердых промышленных и бытовых отходов, которые существенно влияют на изменение химического состава почвы, вызывая ухудшение её качества. Из общего количества образующихся отходов бытовые отходы составляют 28%, а промышленные 72%. Особое место среди бытовых отходов занимают пластмассы и синтетические материалы, так как они не подвергаются процессам биологического разрушения и могут длительное время находиться в объектах окружающей среды.
Промышленные отходы — это остатки технологического сырья, материалов, полуфабрикатов, образующиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства.
В тех случаях, когда промышленные и бытовые отходы вывозятся на свалки, создается реальная угроза значительного загрязнения атмосферы, поверхностных и грунтовых вод и земельных угодий, которые безвозвратно выводятся из севооборота.
2.5.3. Загрязнение нефтепродуктами.
Нефтесодержащие отходы представляют значительную опасность для природной среды в городах и пригородах, являясь источником загрязнения почв, грунтовых и поверхностных вод.
Этот вид загрязнения связан с расширением парка автотранспорта, увеличение сети АЗС, моек автомобилей, станций технического обслуживания, гаражей, которые в свою очередь также накапливают нефтесодержащие отходы. Попадая в почву, нефть увеличивает общее количество углерода. В составе гумуса возрастает нерастворимый остаток, что является одной из причин ухудшения плодородия. Это, в свою очередь, наносит ощутимый экономический ущерб земледелию. Естественное восстановление плодородия почв при загрязнении нефтью происходит очень медленно, в течении нескольких десятков лет.
2.5.4. Пестициды как загрязняющий фактор.
Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы: инсектициды — для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды и бактерициды — для борьбы с бактериальными болезнями растений, гербициды — против сорных растений. Они широко применяются в сельском хозяйстве, так как позволяют сохранять более 30% урожая.
Наибольшее применение находят пестициды — органические вещества: хлорированные углеводороды (гексахлоран и др.), диены (альдрин, севин и др.), сложные эфиры фосфорных кислот (ФОС), карбаматы (карбин, тиллам и др.), замещенные мочевины (фенурон, монурон и др.). При обработке посевов пестицидами основная часть их накапливается на поверхности почв и растений. Они имеют период полураспада до нескольких десятков лет. Накапливаясь в почве, пестициды могут передаваться по цепям питания и вызывать заболевания животных и людей. В настоящее время более 5 млн.т. пестицидов поступает на мировой рынок.
2.5.5. Загрязнение радиоактивными элементами.
Радиоактивные элементы — неустойчивые химические элементы, способные к радиоактивному распаду, который сопровождается испусканием энергии. На агроэкосистемы воздействуют радионуклиды природного радиационного фона (естественные) и техногенные (связанные с деятельностью человека). Источником поступления в почву радиоактивных веществ могут быть радиоактивные атмосферные осадки, отходы ядерных энергетических реакторов, лабораторий, научно-исследовательских учреждений, использующие радиоизотопы. Наибольшую опасность из радиоизотопов представляют стронций-90 и цезий-137. Они обладают высокой биологической активностью и подвижностью, которая обусловлена тем, что стронций и цезий — близкие химические аналоги кальция и калия и очень сходны по поведению в биологических системах.
Радионуклиды, поступившие на почвенно-растительный покров из воздуха, первоначально концентрируются в верхнем слое почвы, а затем начинают мигрировать по ее профилю. Они становятся неотъемлемым звеном пищевых цепей, при этом поражая живые организмы. Поражения организмов может быть, как индивидуальными — развитие злокачественных новообразований, так и генетическими, представляющими большую опасность для будущих поколений.
2.6. Загрязнители почвы и их опасность для организма человека.
Здоровье человека в значительной степени определятся той средой, в которой он вынужден жить, и, как оказалось, почве в этом вопросе принадлежит немаловажная роль. Хорошее и крепкое здоровье человека во многом зависит от структуры и состава почвы! Это обусловлено тем, что именно от почвы зависит качество пищи, которую человек потребляет.
Давно доказано, что ряд заболеваний связаны с определенными почвенными условиями: избытком или недостатком химических элементов, нарушением их соотношения. Наиболее широко известными примерами из этой области являются заболевания щитовидной железы — зоб и базедова болезнь (при недостатке йода), поражения зубной эмали — кариес и флюороз (при недостатке фтора), но их список очень велик и продолжает расширяться. Так, имеются сведения о связи с особенностями почвенного покрова и онкологических заболеваний. Изучение онкологами географического распространения рака желудка показало, что в Тунисе, Египте, Афганистане заболеваемость раком желудка значительно ниже, чем в Англии, Франции, США. Клинические исследования позволили предположить повышенный риск этого заболевания с недостаточным содержанием магния в пище (следовательно, в воде и почвах), а также нарушением соотношения в почвенном растворе между ионами Са, Mg, Mn. Эта закономерность была подтверждена на примере Ростовской области в совместной работе почвоведов и онкологов.
По отношению к окружающей среде и человеку почва выполняет еще одну важную роль – протекторную. Обладая способностью поглощать и удерживать в себе различные загрязняющие вещества, в том числе и радионуклиды, связывая их химическим и физическим путем, почва тем самым служит своеобразным фильтром, предотвращающим поступление этих соединений в природные воды, растения, и далее по пищевым цепям – в животные организмы и человека. Однако возможности почвы в этом отношении не безграничны, а уровень техногенного прессинга все возрастает, поэтому все чаще наблюдаются случаи опасного загрязнения почв и последующего отравления людей.
3. Практическая часть
3.1. Исследование кислотности почвы
Кислотность почвы пахотного участка, прилегающего к школе, определялась следующим образом: в пробирку к 3-4 г почвы добавили 4 см 3 раствора хлорида калия, смесь взболтали в течение 3-4 мин и дали время отстоятся. Раствор отфильтровали и исследовали с помощью универсального индикатора. Пользуясь эталонной шкалой значения рН, установили кислотность взятого образца почвы.
3.2. Качественное определение ионов в почве.
Карбонат-ионы: Небольшое количество почвы поместили в фарфоровую чашку и приливают пипеткой несколько капель 10%-го раствора соляной кислоты. Образующийся по реакции оксид углерода (IV) CO2 выделяется в виде пузырьков (почва «шипит»). По интенсивности их выделения судят о более или менее значительном содержании карбонатов.
Сульфат-ионы. К 5 мл фильтрата добавили несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2-3 мл 20%-го раствора хлорида бария. Помутнение раствора указывает на содержание в почве сульфатов. SO4 2- + Ba 2+ = BaSO4↓
Катионы железа (III). В пробирку с 3мл почвенной вытяжки добавили несколько капель 10%-го раствора роданида калия KSCN. Появившееся красное окрашивание свидетельствует о наличии в почве соединений железа (III). По интенсивности окрашивания можно судить об их количестве.
FeCl3 + 3 КCNS = Fe(CNS)3 + 3 KCl
3.3. Расчет количества свинца, поступающего в почву придорожных зон от автотранспорта.
1. Выбрали участок автотрассы длиной 1 км, имеющий хороший обзор.
2.Определи количество единиц автотранспорта, проходящего по участку в течение 15 минут.
3. Данные внесли в таблицу и произведите расчёты.
Источник