Кресс салат как тест объект для оценки загрязнения почвы

Кресс салат как тест объект для оценки загрязнения почвы

Кресс-салат как тест-объект для определения уровня загрязнения почвы

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

I. ВВЕДЕНИЕ.

ЦЕЛЬ: Оценить уровень загрязнения исследуемых образцов почвы.

ЗАДАЧИ:

1) Выбрать территории для взятия проб почвы.

2) Для оценки загрязнения образцов почвы использовать кресс-салат как биондикатор.

3) Проверить всхожесть семян кресс-салата.

4) Определить максимальную всхожесть кресс-салата в исследуемых образцах субстрата — почвы.

5) Присвоить уровень загрязнения пробам почв.

АКТУАЛЬНОСТЬ: Почва — один из главных объектов окружающей среды, центральное связующее звено между биотическими компонентами биосфер. Полный анализ почвы требует много времени и труда. Однако многие особенности почвы, в том числе и загрязнение почвы, можно определить с помощью биоиндикаторов. Зная растения-индикаторы, без особого труда можно определить уровень загрязнения почвы в огородах, садах, дачах и своевременно принять меры по повышению плодородия почвы и уменьшению негативного воздействия загрязнителей-солей тяжелых металлов на растения.

ГИПОТЕЗА: Принимая во внимания особенности территории, где были взяты образцы почв для оценки уровня загрязнения, можно сделать предположение, что сильное загрязнение будет характерно для почвы, взятой у обочины дороги и автозаправки. И слабое загрязнение или полное его отсутствие в почве с приусадебного участка.

II. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Тяжелые металлы — широкая группа загрязняющих веществ

Всевозрастающее внимание к охране окружающей среды вызвал особый интерес к вопросам воздействия на почву тяжелых металлов. Термин тяжелые металлы, характеризующий широкую группу загрязняющих веществ, получил в последнее время значительное распространение. В различных научных и прикладных работах авторы по-разному трактуют значение этого понятия. В связи с этим количество элементов, относимых к группе тяжелых металлов, изменяется в широких пределах. В качестве критериев принадлежности используются многочисленные характеристики: атомная масса, плотность, токсичность, распространенность в природной среде, степень вовлеченности в природные и техногенные циклы. В некоторых случаях под определение тяжелых металлов попадают элементы, относящиеся к хрупким (например, висмут) или металлоидам (например, мышьяк).

В работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей природной среды и экологического мониторинга, на сегодняшний день к тяжелым металлам относят более 40 металлов периодической системы Д.И. Менделеева с атомной массой свыше 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi и др. Практически все металлы, попадающие под это определение (за исключением свинца, ртути, кадмия и висмута, биологическая роль которых на настоящий момент не ясна), активно участвуют в биологических процессах, входят в состав многих ферментов. По классификации Н.Реймерса, тяжелыми следует считать металлы с плотностью более 8 г/см 3 . Таким образом, к тяжелым металлам относятся Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

2. Источники загрязнения почвы тяжелыми металлами

Тяжелые металлы уже сейчас занимают второе место по степени опасности, уступая пестицидам и значительно опережая такие широко известные загрязнители, как двуокись углерода и серы. В перспективе они могут стать более опасными, чем отходы атомных электростанций и твердые отходы. Загрязнение тяжелыми металлами связано с их широким использованием в промышленном производстве. В связи с несовершенными системами очистки тяжелые металлы попадают в окружающую среду, в том числе и в почву, загрязняя и отравляя ее. Тяжелые металлы относятся к особым загрязняющим веществам, наблюдения за которыми обязательны во всех средах.

Самыми мощными поставщиками отходов, обогащенных металлами, являются предприятия по выплавке цветных металлов (алюминиевые, глиноземные, медно-цинковые, свинцово-плавильные, никелевые, титано- магниевые, ртутные и др.), а также по переработке цветных металлов (радиотехнические, электротехнические, приборостроительные, гальванические и пр.).

3. Воздействие тяжелых металлов на живые организмы

С исторической точки зрения интерес к этой проблеме появился с исследованием плодородия почв, поскольку такие элементы, как железо, марганец, медь, цинк, молибден и, возможно, кобальт, очень важны для жизни растений и, следовательно, для животных и человека.

Все микроэлементы могут оказывать отрицательное влияние на растения, если концентрация их доступных форм превышает определенные пределы. Некоторые тяжелые металлы, например, ртуть, свинец и кадмий, которые, по всей видимости, не очень важны для растений и животных, опасны для здоровья человека даже при низких концентрациях.

Актуальность проблемы воздействия тяжелых металлов на почвенные микроорганизмы определяется тем, что именно в почве сосредоточена большая часть всех процессов минерализации органических остатков, обеспечивающих сопряжение биологического и геологического круговорота. Почва является экологическим узлом связей биосферы, в котором наиболее интенсивно протекает взаимодействие живой и неживой материи. На почве замыкаются процессы обмена веществ между земной корой, гидросферой, атмосферой, обитающими на суше организмами, важное место среди которых занимают почвенные микроорганизмы.Из данных многолетних наблюдений Росгидромета известно, что по суммарному индексу загрязнения почв тяжелыми металлами, рассчитанному для территорий в пределах пятикилометровой зоны, 2,2 % населенных пунктов России относятся к категории «чрезвычайно опасного загрязнения», 10,1 % — «опасного загрязнения», 6,7 % -«умеренно опасного загрязнения». Более 64 млн. граждан РФ проживают на территориях со сверхнормативным загрязнением атмосферного воздуха.

4. Классификация тяжелых металлов по степени опасности

для здоровья человека

В составе тяжелых металлов есть металлы, жизненно необходимые для человека (цинк, железо, марганец, медь) и токсичные для организма (кадмий, ртуть, свинец, мышьяк, никель, хром). Однако при повышенных концентрациях и жизненно необходимые тяжелые металлы становятся опасными для человека.

По степени опасности для здоровья человека тяжелые металлы разделяются на три класса:

1 класс — мышьяк, кадмий, ртуть, бериллий, селен, свинец, цинк.

2 класс — кобальт, хром, медь, молибден, никель, сурьма.

3 класс — ванадий, барий, вольфрам, марганец, стронций.

5. Зависимость загрязнения почв и растений от различных факторов

Выхлопные газы транспортных средств, вывоз в поле или станции очистки сточных вод, орошение сточными водами, отходы, остатки и выбросы при эксплуатации шахт и промышленных площадок, внесение фосфорных и органических удобрений, применение пестицидов и т.д. привели к увеличению концентраций тяжелых металлов в почве.

До тех пор, пока тяжелые металлы прочно связаны с составными частями почвы и труднодоступны, их отрицательное влияние на почву и окружающую среду будет незначительным. Однако, если почвенные условия позволяют перейти тяжелым металлам в почвенный раствор, появляется прямая опасность загрязнения почв, возникает вероятность проникновения их в растения, а также в организм человека и животных, потребляющие эти растения. Кроме того, тяжелые металлы могут быть загрязнителями растений и водоемов в результате использования сточных ила вод. Опасность загрязнения почв и растений зависит: от вида растений; форм химических соединений в почве; присутствия элементов противодействующих влиянию тяжелых металлов и веществ, образующих с ними комплексные соединения; от процессов адсорбции и десорбции; количества доступных форм этих металлов в почве и почвенно-климатических условий. Следовательно, отрицательное влияние тяжелых металлов зависит, по существу, от их подвижности, т.е. растворимости.

К факторам, способствующим удержанию тяжелых металлов почвой относятся: обменная адсорбция поверхности глин и гумуса, формирование комплексных соединений с гумусом, адсорбция поверхностна и окклюзирование (растворяющие или поглощающие способности газов расплавленными или твердыми металлами) гидратированными окислами алюминия, железа, марганца и т.д., а также формирование нерастворимых соединений, особенно при восстановлении.

6. Кресс-салат как биоиндикатор загрязнения почвы

Биоиндикатор- организм, вид или сообщество, по наличию, состоянию и поведению которых можно с большой достоверностью судить о свойствах среды, в том числе о присутствии и концентрации загрязнений.

Кресс-салат (огородный перечник): однолетнее растение семейства Крестоцветных. Распространен в Закавказье, особенно в Грузии. В пищу используются молодые листья, с терпким вкусом, так как содержит горчичное масло.

Кресс-салат — однолетнее овощное растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнениям почвы тяжелыми металлами, а также к загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей. Кроме того, побеги и корни этого растения под действием загрязнителей подвергаются заметным морфологическим изменениям (задержка роста и искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян). Кресс-салат как биоиндикатор удобен еще и тем, что действие стрессоров можно изучать одновременно на большом числе растений при небольшой площади рабочего места (чашка Петри, кювета, поддон и т. п.). Привлекательны также и весьма короткие сроки эксперимента. Семена кресс-салата прорастают уже на третий-четвертый день, и на большинство вопросов эксперимента можно получить ответ в течение 10-15 суток.

III. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

Работа проводилась по методике, взятой из учебно-методического пособия «Школьный экологический мониторинг» под редакцией Т.Я. Ашихминой, 2000г. Кресс-салат — однолетнее овощное растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнению почвы тяжелыми металлами, использовался как биоиндикатор. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян, кроме того, побеги и корни кресс-салата под действием загрязнителей подвергаются заметным морфологическим изменения (задержка роста и искривление побегов, уменьшение длины и массы корней).

IV. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Работа проводилась в г. Йошкар-Оле, в октябре-ноябре 2017 года. Материалом для исследования послужили 5 образцов почвы, взятых с различных участков города:

1 — почва с приусадебного участка.

2 — почва с автозаправки (кокшайский тракт, 8 км).

3 — почва с обочин автотрассы -(сернурский тракт).

4 — почва у очистных сооружений.

5 — почва у «Марбиофарма».

и семена кресс-салата как тест-объект для оценки загрязнения почвы.

При выполнении работы использовались методы: биологического эксперимента, наблюдения, измерения, сравнения, анализа, составления сравнительных таблиц и гистограмм.

Прежде чем ставить эксперимент по биоиндикации загрязнений с помощью кресс-салата, партию семян, предназначенных для опытов, проверили на всхожесть. Для этого семена кресс-салата проращивались в небольшой чашке, в которую был насыпан промытый речной песок слоем в 1 см. Сверху его накрывали фильтровальной бумагой, увлажняли песок и бумагу до полного насыщения водой, разложил 100 семян. Сверху семена закрывали фильтровальной бумагой и неплотно закрывали стеклом. Затем проращивали их при комнатной температуре 20-25С в течение 3-4 суток. Процент проросших семян от числа посеянных называется всхожестью.

Процент проросших семян от числа посеянных (всхожесть) составил 91%, что считается нормой.

После определения всхожести был заложен эксперимент:

1. Для высева брали одинаковое количество семян (50 шт.).

2. Забор пробных образцов почв массой 200 г с 5 участков.

3. В качестве контроля был взят заведомо чистый субстрат с приусадебного участка.

4. Почва во всех чашках была увлажнена одним и тем же количеством отстоянной водопроводной воды до появления признаков насыщения (50 мл).

5. В каждую чашку на поверхность почвы-субстрата были уложены семена кресс- салата (50 шт.).

6. Семена были покрыты теми же субстратами почти до краёв чашки.

7. Увлажняют верхние слои почвы до влажности нижних.

8. В течение 10 дней наблюдали за прорастанием семян.

9. Все чашки были помещены в одинаковые условия.

V. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ.

Эксперимент был заложен 26 ноября 2017г. и в течение 10 дней проводилось наблюдение за прорастанием семян кресс-салата во взятых образцах почвы. Результаты были занесены в таблицу № 1.

Таблица № 1. Всхожесть семян кресс-салата в штуках и в % в образцах почвы.

Источник

Кресс-салат как тест-объект для оценки загрязнения почвы.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Городской профильный лагерь для одаренных детей «Интеллект»

МОУ «Гимназия 20»

Кресс-салат как тест-объект для оценки загрязнения почвы.

Выполнила: Рогожина Екатерина

1. Этапы исследования
2. Цели и задачи
3. Актуальность

3.Кресс-салат как биоиндикатор

1. Результаты проведенного опыта
2. Вывод по проведенному опыту

5.Вывод по исследовательской работе .

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы — той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.

Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них — газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 11/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо — и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

Основные загрязняющие вещества.

Свою исследовательскую работу я начну с обзора тех факторов, которые приводят к ухудшению состояния одной из важнейших составляющих биосферы-литосферы.

Почва — это природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе. Важнейшее из свойств почвы — это плодородие, связанное с наличием в ней гумуса и воды. Очень широкие масштабы приняло загрязнение земли. Как часто встречаются участки, покрытые остатками строительных деталей: панелей, блоков, кирпичей, заваленные золой, шлаками. В районах нефтебаз земли покрыта слоем мазута, нефти, смазочных материалов.

Все больше и больше занимает мусор не только в городе, но и в сельских районах. Причем он может быть загрязнителем почвы и воды. Детали от машин, брошенные на почве, С/Х техника, находящаяся под открытым небом, и просто лежащая, где попало — все это подвергается коррозии, в результате чего железо и другие металлы попадает в

почву. Таким образом, в почве накапливаются соединения мышьяка, ртути, меди и др. Сернистый ангидрид попадает в почву и значительно подкисляет ее, что вынуждает фермеров вносить больше извести. В 70-х годах в ФРГ вносили 54кг/га, а 1982-83гг — 170кг/га. Поблизости от автомобильных трасс в почве наблюдается повышенное содержание свинца. Широко распространено загрязнение почвы нефтепродуктами. В почву могут попасть пестициды. Наконец, даже минеральные

удобрения могут нанести почве ущерб, особенно при внесении их без учета конкретных особенностей данного поля. Растения не всегда могут использовать все питательные вещества удобрений. По данным академика В. Виноградова из всего внесенного в почву азота в составе минеральных удобрений 16-20%, а иногда 50% не усваиваются.

Опасность загрязнения почвы состоит не только в изменении ее физико-химических свойств. Посторонние вещества, попадая в почву, разрушают сложившиеся связи между отдельными группами почвенного биоценоза. Разрушаются сложившиеся трофические цепи. Все это конечном счете сказывается на плодородии. Бытовые и животноводческие сточные воды загрязняют почву болезнетворными бактериями.

Засолением называют процесс накопления солей натрия, кальция, магния в верхнем слое почвы в концентрациях недопустимых для нормального роста и развития растений. Широкое распространение оно получило в Египте, Ираке, Индии, Пакистане и в других засушливых странах. Наибольшее засоление почв в бывшем СССР происходит на орошаемых землях Средней Азии и Закавказья.

Влияние загрязнений окружающей среды на растения:

Согласно закону РФ «Об охране окружающей природной среды» (1992) зеленые зоны городов и населенных пунктов относятся к особо охраняемым природным территориям. Растительность на улицах городов, поселков рассматривается, прежде всего, с точки зрения улучшения среды жизни человека в гигиеническом и эстетическом отношениях, поскольку растения обогащают воздух кислородом, увлажняют и очищают его, способствуют снижению шума, влияют на микроклимат территории.

Известно, что основные экологические факторы в населенных пунктах, особенно в городах, существенно отличаются от тех, которые влияют на растения в естественной обстановке. Загрязнения воздуха, воды, почвы оказывает влияние на физиологические функции растений, их внешний облик, состояние, продолжительность жизни, генеративную сферу.

Так, вещества-токсиканты, которые адсорбируются на клеточных оболочках растений, проникают внутрь клеток, нарушают обмен веществ; в результате резко снижается фотосинтез, усиливается дыхание. Обычно признаки поражения растений токсикантами выражаются в некрозе края листа, изменении формы пыльцевых зерен, побурении листьев и хвои, появлении уродств, отмирании. Пыль, оседающая на листья, действует как экран, снижающий доступ света и усиливающий поглощение тепловой радиации. Кроме того, возможна закупорка листьев пылевыми частицами. Загрязнения почвы и вод нефтепродуктами также вызывает различные степени повреждения растений — от отсутствия завязывания семян и отмирания отдельных органов до полной гибели.

1. Постановка цели и задач исследования;
2. Подготовка материалов и оборудования для проведения опыта (земля, чашки, семена кресс-салата);
3. Проведение опыта;
4. Выводы.

Источник