Научная работа по экологии на тему «Исследование почв»
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Отдел образования Кузнецкого района Пензенской области.
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа р.п. Евлашево.
Исследовательская работа по экологии
Исследование пробы почв с разных регионов России
Конновой Анны Александровны
Учащейся 10 класса
МОУ СОШ р.п. Евлашево
Руководитель: Булатова Анастасия Юрьевна
МОУ СОШ р.п Евлашево
1.Образование почв и их разнообразие…………………………. 6
2.Подготовка кислотных вытяжек. ………………………………………..…. 9
3. Определение водопроницаемости почвы……………………………………10
4. Исследование кислотности почвы……………. ……………………………11
В наше время, важно знать, какие химические элементы и их соединения входят в состав почвы чтобы избежать проблем мы должны следить за составом почвы. В последние годы подобных исследований не проводилось. Почвы – это особые природные тела, такие же особенные, как животные, растения и минералы. Это отдельное «царство природы».
С почвой мы знакомимся еще тогда, когда с совочком и ведерком делаем куличики, когда и себя-то еще не помним. По почве мы всю жизнь ходим и ездим, выращиваем на ней урожай и, в конце концов, в нее же и превращаемся. С почвой мы встречаемся не реже, чем с растениями, и намного чаще, чем с дикими животными.
Загрязняющие вещества – это вещества антропогенного происхождения, поступающие в окружающую среду в количествах, превышающих природный уровень их поступления. Загрязнение почв – вид антропогенной деградации, при которой содержание химических веществ в почвах, подверженных антропогенному воздействию, превышает природный региональный фоновый уровень. Превышение содержания определенных химических веществ в окружающей человека среде (по сравнению с природными уровнями) за счет их поступления из антропогенных источников представляет экологическую опасность. Работа носит прикладной (практический) характер, поскольку исследование образцов почв позволяет дать реальную объективную оценку состояния окружающей среды и принять научно обоснованные меры по улучшению экологической ситуации.
Цель исследования : изучить экологическое состояние почв, взятых с различных районов России. Оценка соответствия показателей качества почвы установленным нормативам.
Задачи:
1. Изучить литературу по данной проблеме.
2.Подготовить образцы почвы к проведению анализа.
3.Провести анализ химического состава почв и определить значение рН.
4. Определение водопроницаемости почвы
5. Предложить способы повышения плодородия почвы, не требующие особых материальных затрат и физических усилий.
Актуальность: Экологический мониторинг должен проводится регулярно для контроля качества почв. Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Почвенный покров выполняет функцию биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности.
Объект исследования : образцы почв, взятых с различных участков России: . из города Пенза, Петропавловск-Камчатский, город Москва (2 образца), Пензенская область р.п. Евлашево.
Гипотеза: если изучить физико-химические свойства почвы, то можно будет составить план по улучшению состояния почвы, так как рост и урожайность растений напрямую зависит от плодородия почвы.
Место исследования: лаборатория.
• Определение рН потенциометрическим методом анализа
• Определение водопроницаемости почвы
• Определение концентрации ванадия с использованием метода феррометрического титрования.
Оборудование: цифровой рН-метр DEKO , лабораторная посуда, химические реактивы.
Новизна проекта: Мы проводим контроль и сравнение показателей по почвам разных регионов одновременно.
1. Образование почв и их разнообразие.
Почвы занимают уникальное, но вполне закономерное положение в ландшафте. Они возникают там, где наиболее тесно взаимодействуют между собой живые организма и неорганическая (косная) материя при непосредственном участии водной и воздушной среды, и образуют особые природные системы. Почва оказалась первым типом особого класса природных систем земной коры, которые В. И. Вернадский назвал биокосными. Почва формировалась в течение длительного времени в верхней части коры выветривания в процессе взаимодействия горных пород, рельефа, климата, почвенно-грунтовых вод, растительных и животных организмов, микроорганизмов, деятельности человека.
Каждый из компонентов природы накладывает свой отпечаток на «внешность» почв и «физиологию» протекающих в них процессов, поэтому почву справедливо считают детищем и зеркалом ландшафта. Одним из важных факторов почвообразования в последнее время становится человек. Он может оказывать двоякое – как положительное, так и отрицательное – воздействие на почвы. К сожалению, пока приходится констатировать гораздо больше случаев его негативного влияния на почвенный покров.
Примерно 10 тыс. лет назад человек современного типа (прежде его называли кроманьонцем) — первый среди людей, заслуживший название «человека разумного», — совершил так называемую неолитическую революцию. Находясь перед угрозой голода, он резко изменил способ своего существования. Уничтожив всю съедобную дичь и истощив охотничьи угодья, этот охотник и собиратель был вынужден заняться скотоводством и земледелием, для того чтобы получать достаточное количество продуктов. И тут он впервые встретился с почвой как объектом своего прямого жизненного интереса. В течение столетий стихийно складывались и передавались из поколения в поколение приёмы обработки земли. Впоследствии, эти рекомендации стали записываться и передаваться по наследству, постоянно дополняясь. Они стали отправной точкой для более сложных научных исследований в области земледелия. Таков путь становления агрономии — отрасли науки, имеющей дело с наиболее жизненно важным свойством почвы — плодородием.
Плодородие почвы — это её способность обеспечивать сельскохозяйственные растения элементами минерального питания и влагой и в результате этого давать урожай. Естественным плодородием обладают целинные, не возделываемые человеком почвы. Уровень плодородия может быть повышен человеком путём внесения удобрений, благодаря различным способам обработки, мелиорацией и другими специальными мероприятиями.
Внимательнее всего с древних времён люди изучали самый верхний слой почвы — пахотный, где находятся корни возделываемых растений. Это корнеобитаемый слой почвы — объект агрономического почвоведения.
Для людей главное было получить урожай, а для этого необходимо разобраться в том, как почва питает растения, какие её свойства благотворно влияют на сельскохозяйственные культуры, а какие, наоборот, затрудняют их жизнь.
Поэтому до второй половины XIX в. внимание учёных было приковано лишь к самому верхнему слою почвы, в котором обитают корни растений. К этому времени стало ясно: для получения хороших урожаев необходимо, чтобы корни растения получали из почвы достаточно влаги, минеральных веществ и могли спокойно дышать. Поэтому люди внимательно изучали те характеристики почв, от которых в первую очередь зависит снабжение растений всем необходимым, прежде всего — механический состав и органическое вещество почвы. 1
Для исследования я взяла образцы почв. Из города Пенза, Петропавловск-Камчатский, город Москва , Пензенская область р.п.Евлашево. Пробы отбирались со всех участков на глубине 5 см. Масса пробы составила примерно 100 г с каждого участка.
Источник
Исследовательская работа «Химический состав почвы пришкольного участка»
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение
«Коммунаровская средняя общеобразовательная школа»
п. Коммунар Беловского района Курской области
обучающаяся 11 класса Коммунаровской СОШ Беловского района
Звягина Валерия (16 лет)
учитель химии Руденко А. Б.
Результаты исследования и их анализ…………………………………….13
Список использованной литературы…………………………………….17
Прежде чем приступать к каким либо работам на участке, желательно провести химический анализ почвы. Химический анализ почвы позволяет своевременно выявлять специфические проблемы, связанные с почвой.
Химический состав почвы неоднороден и может существенно изменяться в зависимости от территорий. Почва активно подвергается воздействию со стороны хозяйственной и промышленной деятельности человека. В почву попадает целый ряд опасных загрязняющих веществ (очень распространено загрязнение почвы нефтепродуктами и тяжелыми металлами). Их содержание строго нормируется санитарными нормативами.
Почва — сложный объект исследования. Сложность исследования химического состояния почв обусловлена особенностями их химических свойств и связана с необходимостью получения информации, адекватно отражающей свойства почв. Для количественного описания химического состояния почв используют исследования почв (обменная и гидролитическая кислотность, показатели группового широкий набор показателей. В него входят показатели, определяемые при анализе практически любых объектов и разработанные специально для и фракционного состава гумуса, степень насыщенности почв основаниями и др.)
Проведение химического анализа почвы дает возможность установить химический состав и свойства почвы. Он позволяет выяснить общее содержание в почве С, N, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Р, S, K, Na, Mn, Ti и др. элементов, дает представление о содержании в почве водорастворимых веществ (сульфатов, хлоридов и карбонатов кальция, магния, натрия и др.), определяет поглотительную способность почвы, выявляет обеспеченность почвы питательными веществами — устанавливает количество легкорастворимых (подвижных), усваиваемых растениями соединений азота, фосфора и калия, определяет находящиеся в почве тяжелые металлы (Cd, Zn, Cr, Co и т. д), оказывающие токсическое воздействие на человека; способствует определению групп растений, которые способны прижиться и благополучно произрастать на данной территории.
Цель работы : провести химический анализ почвы на пришкольном учебно-опытном участке .
Задачи:
1.Исследовать химический состав, структуру, тип почв.
2. Предложить меры по улучшению состояния почвы.
3. Составить рекомендации по размещению растений на пришкольном учебно-опытном участке с учетом особенностей химического состава почвы на разных его частях.
Для проведения физико–химического анализа провели пробоотбор. Пробы берем на:
— Участок №1 «Цветник»
— Участок №2 «Опытная зона «Начальные классы»
— Участок№3 «Овощные грядки»
Время отбора проб: конец августа 2017 года.
1. Пробоотбор и подготовка образцов к химическому анализу .
Для проведения физико–химического анализа вначале проводят пробоотбор, используя метод конверта. Почва изымалась с глубины 10 см, по 800–900 мг каждого образца. (Фото 1,2,3). Затем почва высушивается и измельчается и просеивается через сито. Для сокращения пробы использовали метод квартования: измельченный материал тщательно перемешать и рассыпать ровным тонким слоем в виде квадрата, разделили его на четыре сектора. Содержимое двух противоположных секторов отбрасывали, а два оставшихся снова смешивали, после многократных повторений оставшуюся пробу высушили до воздушного состояния для получения водных вытяжек. (Фото 4)
2. Приготовление водной вытяжки.
Для приготовления водной вытяжки достаточно 20 г воздушно – сухой просеянной почвы. Почву помещали в колбу на 100 мл, добавляли 50 мл дистиллированной воды и взбалтывали в течение 5–10 минут (Фото 5),а затем фильтровали.
3. Определение актуальной кислотности почвы.
Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие растений и почвенных микроорганизмов, на скорость и направленность происходящих в ней химических и биохимических процессов. В природных условиях рН почвенного раствора колеблется от 3 до 10. Чаще всего кислотность почвы не выходит за пределы 4–8. Связь между кислотностью почвы и величиной рН приведена в табл. 1.
Актуальная (активная) кислотность – кислотность почвенного раствора. Этот вид кислотности оказывает непосредственное влияние на корни расте ний и почвенные организмы. Актуальную кислотность определяют в водной почвенной вытяжке. Для этого необходимо поместить в пробирку или колбу 2г. почвы, добавить 10 мл дистиллированной воды; полученную суспензию 1:5, хорошо встряхнуть и дать отстояться осадку; в надосадочную жидкость внести полоску индикаторной бумаги и, сравнив её цвет с цветной таблицей, сделать вывод о величине pH почвы. (Фото 6). По величине кислотности почвы можно предсказать наличие тех или иных микроэлементов в почве, а также оценить их подвижность (табл. 3). Наиболее подвижные катионы аккумулируются в тканях растений.
Таблица 2. Подвижность микроэлементов в зависимости от кислотности почвы
ПН – практически неподвижные; СП – слабоподвижные; П – подвижные .
4. Качественное определение химических элементов в почве.
Карбонат–ионы . Небольшое количество почвы помещают в фарфоровую чашку и приливают пипеткой несколько капель 10%–го раствора соляной кислоты. Образующийся по реакции оксид углерода (IV) CO 2 выделяется в виде пузырьков (почва «шипит»). По интенсивности их выделения судят о более или менее значительном содержании карбонатов. (Фото 7)
Сульфат–ионы. К 5 мл фильтрата добавить несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2–3 мл 20%–го раствора хлорида бария. Если образующийся сульфат бария выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка, это говорит о присутствии сульфатов в количестве нескольких десятых процента и более. Помутнение раствора также указывает на содержание сульфатов – сотые доли процента. Слабое помутнение, заметное лиши на черном фоне, бывает при незначительном содержании сульфатов – тысячные доли процента.
Нитрат–ионы . К 5 мл фильтрата по каплям прибавляют раствор дифениламина в серной кислоте. При наличие нитратов и нитритов раствор окрашивается в синий цвет.
Железо (II и III). В две пробирки внести по 3мл вытяжки. В первую пробирку прилить несколько капель раствора красной кровяной соли K3[Fe(CN)6)], во вторую – несколько капель 10%–го раствора роданида калия KSCN. Появившееся синее окрашивание в первой пробирке и красное во второй свидетельствует о наличии в почве соединений железа (II) и железа (III). По интенсивности окрашивания можно судить об их количестве.
Алюминий. К 5 мл почвенной вытяжки прибавляют по каплям 3%–ный раствор фторида натрия до появления осадка. Чем быстрее выпадает осадок, тем больше алюминия содержится в почве.
Катионный обмен почвы. Непрерывное образование водородных ионов H+ происходит при растворении в почвенной воде углекислого газа (CO 2 ) т. е. образования угольной кислоты. Углекислый газ выделяется корнями живых растений при дыхании, а также при распаде органики (органических удобрений). H+ могут вытеснять в почвенный раствор минеральные катионы, более того, ионы кальция, магния, калия и натрия, находятся в постоянном движении между почвенными частицами, почвенным раствором и корнями растений. Восполнение кальция, магния, калия и натрия происходит за счет распада минеральных почвенных частиц и внесения органических и минеральных удобрений. Высокий уровень катионного обмена характерен для глинистых и органических почв, низкий – для песчаных, т. е. связан с плодородием почв.
Предостережение. При внесении большого количества одного катиона, другие могут быть вытеснены в почвенный раствор и вымыты в глубокие слои почвы. Такое может происходить при внесении большого количества несбалансированного минерального удобрения. Особенно это опасно на легких песчаных почвах, где мало мельчайших (коллоидных) частиц, поэтому дозы минеральных удобрений там снижают, разбивают на несколько внесений.
Почему почва закисляется . В общем кислые почвы характерны для районов, где количество осадков достаточно высокое, например Нечерноземье, Подмосковье. Дождь и снег повышают количество влаги в почве, и концентрация кальция и магния в почвенном растворе снижается. Ионы кальция и магния с частичек почвы переходят в почвенный раствор и в конечном счете вымываются из почвы. Их место на частичках почвы занимают ионы водорода H+, почва закисляется и требуется повторное внесение извести.
Там, где количество осадков превышает 500 мм в год, ежегодные потери кальция из–за вымывания составляют примерно 55 г/кв. метр. Приблизительно такое же количество кальция выносится из почвы с хорошим урожаем. Внесение минеральных удобрений, например сернокислого аммония или использование серы тоже может подкислять почву.
Углекислый газ, растворенный в почвенной воде, является мощным растворителем соединений кальция, переводя, в частности нерастворимый карбонат кальция CaCo 3 в растворимый бикарбонат кальция Ca(HCO 3 ) 2 . При возрастании активности почвенных микроорганизмов в почву выделяется много углекислого газа, что ведет к потерям кальция из–за вымывания его из почвы ввиде бикарбоната.
Почему важна кислотность почвы . Чрезмерно высокий (выше 9) или низкий (ниже 4) pH почвы токсичен для корней растений. В пределах этих значений pH определяет поведение отдельных питательных веществ, осаждение их или превращение в не усваиваемые растениями формы.
В кислых почвах (pH 4.0–5.5) железо, алюминий и марганец находятся в формах доступных растениям, а их концентрация достигает токсического уровня. При этом затруднено поступление в растения фосфора, калия, серы, кальция, магния, молибдена. На кислой почве может наблюдаться повышенный выпад растений без внешних причин – вымочка, гибель от мороза, развитие болезней и вредителей.
Напротив, в щелочных почвах (pH 7.5–8.5) железо, марганец, фосфор, медь, цинк, бор и большинства микроэлементов становятся менее доступными растениям.
Оптимальным считается pH 6.5 – слабокислая реакция почвы. Это не ведет к недостатку фосфора и микроэлементов, большинство основных питательных веществ доступны растениям, т. е. находится в почвенном растворе. Такая почвенная реакция благоприятна для развития полезных почвенных микроорганизмов, обогащающих почву азотом.
5.Определение почвенных карбонатов
Одним из показателей валового состава почвы является содержание в ней СО 2 карбонатов. Наличие или отсутствие свободных карбонатов является важным диагностическим признаком почв и их отдельных генетических горизонтов. Присутствие в почве заметных количеств карбонатов препятствует развитию кислотности, а иногда приводит к возникновению щелочности, что оказывает важное влияние на подвижность многих веществ в почве и на агроэкологические особенности почв. Этот показатель нужен также для различных пересчетов, необходимых при интерпретации данных о содержании других компонентов валового химического состава почв. Из карбонатов почти во всех видах почв преобладают карбонаты щелочно–земельных элементов и гидрокарбонаты. В жидкой фазе почв содержатся ионы Са 2+ , Mg 2+ , Н + , ОН – . Эта система имеет важное значение для почв при их естественной влажности, определяя кислотно–щелочное равновесие и подвижность многих компонентов почвы.
Количественное определение карбонатов проводят в тех почвах, где они обнаружены качественно (проба с HCl) хотя бы в некоторых горизонтах. Основанием для определения карбонатов является также значение рН >7. О примерном содержании карбонатов и соответственно размерах навески для анализа можно судить по характеру вскипания почвы (пробы) от 2–3 капель 10%–ного раствора HCl (см. табл. 5).
Таблица 3. Определение величины навески почвы для определения CO 2 карбонатов
6. Определение гранулометрического состава.
В состав почвы входят следующие гранулы:
Песок – 1– 0.05 мм.
Пыль – 0.05 – 0.001мм.
Ил – 0.001 – 0.0001мм.
Коллоиды – менее 0.0001мм.
Камни, гравий и песок относят к физическому песку; пыль, ил и коллоиды – к физической глине. Песчаные почвы более рыхлые, водопроницаемы, быстрее прогреваются. Глинистые почвы более влагоёмки, теплоёмки, в них большое содержание питательных элементов. Чтобы определить гранулометрический состав, мы:
1)взвесили 10 грамм почвы с каждого участка;
2)пересыпали в пробирку и добавили до ¾ части воды;
3)взболтали и дали отстояться 3–4 минуты;
4)повторили операцию 3–4 раза;
5) переместили песок в фарфоровые чашки и поставили сушиться в сушильный шкаф на 30–40 минут;
6) взвесили песок и вычислили процентное содержание.
Разновидность почв определяем по следующей таблице:
Таблица 4. Разновидность почв.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИХ АНАЛИЗ
2. Результаты химического анализа почвенной вытяжки 3. Гранулометрический состав почвы. Место взятия образца
Источник