Изучение влияния загрязнения почв солями тяжёлых металлов  на рост растений

Автор: 
Громакова Ирина, ученица 11 «А» класса  школы № 137

Руководитель: кхн, учитель химии  Алексеева Л.В.

Актуальность проблемы. 

Наличие острых экологических проблем характерно для многих регионов планеты. Наиболее опасное развитие событий происходит в крупных городах и поблизости от  них. Санкт-Петербург, расположенный в устье крупнейшей реки, впадающей в Балтийское море, которая связана с водной системой двух крупнейших озёр Европы – Ладожским и Онежским, занимает особое место в этом контексте.  Наш город занимает второе место по численности населения и объёмам производства. В нём расположено около двух тысяч предприятий.  Промышленные предприятия ежегодно выбрасывают в окружающую среду тонны солей тяжёлых металлов и других загрязнителей. В соответствии с этими проблемами нами определены цели и задачи данного исследования.
Цель работы – изучить влияние загрязнения почвы солями Cu(II), Pb(II), Cd(II) на всхожесть и рост проростков кресс-салата, провести социологические исследования по данной теме.

Практическая ценность: 

−   экспериментально подтверждено негативное влияние на всхожесть и рост проростков кресс-салата высоких концентраций в почве солей Cu(II), Pb(II), Cd(II);

−   проведён социологический опрос трёх возрастных категорий населения (учащихся, людей среднего возраста, пожилых людей);

−   разработан материал для проведения лекций, классных часов, уроков на данную тему;

−   материал данной работы был представлен на конференциях школьников разного уровня (школьного, районного, регионального).

Краткое содержание работы:
В работе дан анализ научной литературы по загрязнению почв соединениями тяжёлых металлов, основным  источникам  загрязнения  почв, аккумуляции  и  подвижности  ионов  тяжёлых металлов в зависимости от кислотности  и  типа почв, токсикологической  оценке соединений тяжёлых металлов и их биологической роли.

Во второй части работы описана методика проведения эксперимента по изучению влияния ионов меди, свинца и кадмия на всхожесть и рост кресс-салата; представлены результаты эксперимента, социологического опроса и их обсуждение.

      Почва насыщалась растворами солей CuSO₄, Cu(NO₃)₂, Pb(NO₃)₂, Cd(NO₃)₂ разной концентрации. Все чашки Петри со слоем исследуемой почвы и высеянными семенами находились в одинаковых условиях (температура, освещение, влажность). Наблюдение за прорастанием семян проводили в течение 6-7 дней (пока не приостановится рост семян). Фиксировали процент всхожести семян, рост зародышевых корешков, общую длину проростков, морфологические и другие изменения в дневнике наблюдений.

       Хронология исследования представлена на фотографиях. Проведён сравнительный анализ результатов в виде таблиц и рисунков.

Выводы.

1. При внесении в почву растворов солей меди (CuSO₄, Cu(NO₃)₂) не наблюдали существенных различий в росте проростков кресс-салата. Всхожесть семян была выше в случае нитрата меди (II).
2. Увеличение концентрации ионов меди в 10 раз привело к замедлению роста и развития проростков. Листья потемнели, цвет листьев изменился от светло-зелёного до насыщенно зелёного, что можно объяснить избыточным содержанием солей меди в клеточном соке кресс-салата.
3. При концентрации ионов меди более 3000 мг на 100 г сухой почвы наблюдали быструю всхожесть семян в первые дни и прекращение пророста семян через 3-4 дня. Процент всхожести составил 75-95 %.

Ионы кадмия и свинца, как показала большая часть опытов, замедлили всхожесть семян. Особенно отрицательно на всхожесть и рост семян кресс-салата влияют ионы кадмия. При внесении в почву нитрата кадмия с концентрацией 3000 мг на 100 г почвы всхожесть семян не наблюдали. При концентрации нитрата свинца 400 мг на 100 г почвы наблюдали замедленный и неравномерный рост проростков в течение первых трёх дней.
Полный текст статьи без графиков представлен

	Илюстрационный материал к исследовательской работе представлен в презентации

     

                                               

Растительные индикаторы

Самодельные рН - индикаторы из экстрактов растений.

Индикаторы – это органические и неорганические вещества, изменяющие свою окраску в зависимости от реакции среды. 
Название «индикаторы» происходит от латинского слова indicator, что означает «указатель».

   

Действие  природных  индикаторов  основано  на  способности антоцианинов, представляющих смесь гликозидов, содержащихся в цветках и плодах растений, образовывать в разных средах равновесные структуры разной окраски. 

Технология изготовления самодельных индикаторов в виде шариков:
 1. 100 г листьев краснокочанной капусты (или другого растительного сырья) выдержать

10 минут в 400 мл кипящей воды. 

2. Отвар остудить и профильтровать через бумажный фильтр.

3. 30 мл  полученного экстракта  смешать с  20 мл 2 %-ного водного раствора альгината натрия  (препарат, который используется  в  качестве стабилизатора и эмульгатора  в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности). 

4. В чистый стакан поместить  100 мл  1 %-ного водного раствора хлорида кальция  при непрерывном  перемешивании  добавлять  из  пипетки   по   каплям  приготовленный раствор   экстракта   с   альгинатом натрия.   Попав   в   раствор   CaCl2,   капли  сразу вёртываются в шарики. 

5. Шарики следует собрать и промыть несколько раз водой в мелком стальном ситечке.

6. За  день  до  демонстрации  рекомендуется  выдержать  шарики  в  растворе  CaCl2   в холодильнике при температуре около 4⁰ С.

Характеристика растительных индикаторов

Растение (часть его)	Цвет индикатора в кислой среде	Цвет индикатора в нейтральной среде	Цвет индикатора в щелочной среде	Количество повторов до разрушения шарика
Тёмная фасоль	Красный	Фиолетовый	Жёлто-зелёный	4-5
Кожица винограда	Розовый	Сиреневый	Жёлто-зелёный	5-8
Краснокочанная капуста	Красный	Голубой	Жёлто-рыжий	5-8
Ягоды восковицы	Розовый	Ярко-розовый	Оранжевый	3-4
Кожица японского баклажана	Розово-красный	Красно-фиолетовый	Жёлтый	4-5
Цветки азалии	Пурпурно-красный	Розовый	Жёлтый	4-5
Цветки дуба	Розовый	Ярко-оранжевый	Оранжевый	3
Цветки астрагала	Розовый	Тёмно-пурпурный	Жёлтый	3

Восковица

Японский баклажан

 Демонстрация 
обратимого изменения цвета:

    1. Налить в пробирку  0,1 М  раствор  соляной кислоты   и  поместить в него несколько шариков-хамелеонов. 
Окраска индикатора становится ярко-красной. 

Азалия

2. Добавлять   0,1 М  раствор   гидроксида натрия   сначала до нейтрализации раствора (голубой цвет), а затем до образовании щёлочи (рыже-жёлтый при рН=13). 

Цветки дуба

3. Примерно через 5 минут  можно вновь сделать кислотным,  добавив избыток 0,1 М раствора  соляной кислоты. Шарики  меняют  цвет  в обратной последовательности.

Процесс можно продолжать, пока не разрушаться шарики. 

  

Астрагал

Химия. 
Интересные уроки: 
Из зарубежного опыта преподавания
/Авт.-сост.  В .Н . Головнер. – М. 2001. С. 7-21.

 Растительные индикаторы

Гимназия №14. Россихина Л.А.

г. Улан-Удэ, респ. Бурятия.

Цель работы: исследование изменения пигментов растений в различных средах. 

Объект исследования: природные растения, обладающие свойствами индикаторов.

 
Для определения рН раствора использовали рН метр

Результаты работы:

-многие природные растения обладают свойствами кислотно-основных индикаторов, способных изменять свою окраску в зависимости от среды, в которую они попадают; 

-опытным путем определены растения, обладающие свойствами кислотно-основных индикаторов: растворы растительных индикаторов из ягод малины, черной смородины, клубники, черноплодной рябины, черники, клюквы, коры крушины, лепестков мальвы, краснокочанной капусты; свеклы.

  


Особенно ярко окрашенные соки черной смородины, клюквы, калины, черники и свеклы.  

Крушина

Мультимедийная презентация