III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ТОКСИЧНОСТЬ ПОЧВЫ?
Максимова А.Е.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


В наши дни серьезно стоит вопрос о защите окружающей среды. Бездумная деятельность человека на протяжении веков разрушала среду обитания. Наши потребности растут, и от природы мы берем все больше и больше. Получается, что человек косвенно вредит самому себе. Если люди в ближайшем будущем не научатся бережно относиться к природе, они погубят себя. А для этого надо воспитывать экологическую культуру и ответственность.

Почва – один из главных объектов окружающей среды, центральное связующее звено между биотическим и абиотическим компонентами биосферы. Повсеместно идущая деградация почв выступает в качестве одной из главных причин снижения продуктивности сельскохозяйственных угодий и неблагоприятно влияет на состояние природных экосистем.

Под деградацией понимают следующие процессы, ухудшающие экологические свойства почвы:

  • физическая деградация – уменьшение мощности плодородного горизонта в результате антропогенной деятельности, водной и ветровой эрозии, замусорения почв, её уплотнения и т.д.;

  • химическая деградация – уменьшение содержания органического вещества почвы, сокращение запасов питательных элементов (азота, фосфора, калия и др.), засоление почв, их загрязнение тяжелыми металлами и радионуклидами;

  • биологическая деградация – сокращение численности и обилия почвенных микроорганизмов, почвенных грибов, привнесение в почву патогенных микроорганизмов, ухудшение санитарно-эпидемиологических показателей.

Негативные изменения в почвах длительно накапливаются с годами, а загрязняющие вещества задерживаются почвенными структурами надолго (десятки лет!).

Загрязнение почвы на территории Красноярского края по сравнению с показателями по Российской Федерации остается стабильно высоким. Результаты лабораторных исследований, проведенные учреждениями госсанэпиднадзора за период 2007-2016 гг., свидетельствуют о стабильно высоком химическом загрязнении почвы в районах размещения промышленных объектов и транспортных развязок автомобильных дорог, наметилась положительная динамика по содержанию в почвах кадмия и свинца.

Актуальность этой проблемы является очевидной. Помимо того, что загрязненная радионуклидами, пестицидами и другими вредными веществами почва не может воспроизвести экологически «чистые» продукты питания растительного происхождения, есть еще и большая вероятность загрязнения грунтовых вод. А значит, загрязнение почвы напрямую связано и с водным загрязнением.

Проблема: как определить загрязненность почвы?

Гипотеза: мы предполагаем, что с помощью растительных объектов возможно выявить уровень загрязненности образца почвы.

Цель научной работы: выявить уровень загрязнения почвы при помощи кресс-салата.

Задачи:

  • изучить литературу по данной проблеме

  • выполнить эксперимент, согласно методике

  • провести анализ полученных результатов

Объект исследования: почвенные пробы

Предмет исследования: уровень загрязненности почвенных образцов.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

По мнению Меженского В.Н., при оценке механического и химического состава почвы, в поисках пресных вод в пустыне и при разведке полезных ископаемых пользуются растениями-индикаторами. Им отводится важная роль в индикационной геоботанике, экологии, физиологии и биохимии растений, биогеографии, геологии, геохимии, гидрогеологии и других науках. Видовой состав растений свидетельствует о кислотности почвы, степени ее плодородия, наличии или нехватке тех или иных химических элементов.

По состоянию растения, внешнему виду листьев и других органов можно достаточно точно определить состав почвы, наличие в ней питательных веществ. Для нормального роста и плодоношения растениям нужны свет, вода, питательные элементы. Если же их не хватает, то растение сразу же сообщает нам об этом. Умение услышать, точнее, увидеть, что именно говорят нам растения, позволяет вовремя прийти к ним на помощь. Взамен они отблагодарят нас прекраснейшими цветами или вкуснейшими плодами.

Как утверждает Бондарук М.М., в качестве биоиндикатора рациональнее использовать кресс-салат. Кресс - салат однолетнее овощное растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнению почвы тяжёлыми металлами, а также к загрязнению воздуха 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 ещё и тем, что действие стрессоров можно изучать одновременно на большом числе растений при небольшой площади. Привлекательны также весьма короткие сроки эксперимента. Семена кресс-салата прорастают уже на 3-4 день, и на большинство вопросов эксперимента можно получить ответ в течение 10 - 15 суток.

Методы и методика исследования

Метод исследования – эксперимент. Закладка эксперимента проводилась согласно методике определения токсичности почвы Т.Г. Мирчинк (метод почвенных пластинок) троекратно. Суть методики состоит в следующем:

1. В чашки поместить по 60 г почвы без корней и растительных остатков, увлажнить и растереть до состояния густой пасты, ровно размазать шпателем.

2. Семена предварительно замочить в течение суток. В чашки посеять по 30 шт семян испытуемого растения. Семена должны быть мелкие без запаса питательных веществ, они лучше реагируют на изменения окружающей среды.

3. Семена проращивают в течение 5-7 дней при постоянной температуре и влажности, почву увлажняют равным количеством воды (5-10 мл).

4. При учете результатов измеряют длину проростков, корней, число проросших семян. (см.Приложение)

Результаты исследования

Для выполнения эксперимента, были взяты образцы почвы:

  1. с пришкольного участка,

  2. с дачного участка,

  3. земля для рассады «Универсальная»,

  4. образец почвы, обработанный раствором средства «Фейри»,

  5. образец почвы, обработанный средством «ЛОК»,

  6. образец почвы с избыточным содержанием удобрений,

  7. образец почвы с оптимальным содержанием удобрений,

  8. образец почвы, обработанный содержимым батарейки «Энерджайзер».

Опыт закладывался троекратно. Результаты, которые вычислены как среднеарифметическое значение, представлены в таблице №1.

Таблица 1

Результаты

исследования токсичности разных видов почв при помощи кресс-салата

пп

Образец

Длина стебля

Степень развития корневой системы

Кол-во проростков кресс-салата

1

с пришкольного участка

2,5 см

Слабо развитая

7 шт.

2

с дачного участка

4,5 см

Хорошо развитая

22 шт.

3

земля для рассады «Универсальная

2.2 см

Слабо развитая

10 шт.

4

образец почвы, обработанный раствором средства «Фейри»

1,8 см

Слабо развитая

2 шт.

5

образец почвы, обработанный средством «ЛОК»

0,4 см

Слабо развитая

5 шт.

6

образец почвы с избыточным содержанием удобрений

3 см

Слабо развитая

7 шт.

7

образец почвы с оптимальным содержанием удобрений

7 см

Хорошо развитая

21 шт.

8

образец почвы, обработанный содержимым батарейки «Энерджайзер»

0 см

___

0 шт.

В зависимости от результатов опыта субстратам присваивают один из четырех уровней загрязнения.

1. Загрязнение отсутствует

Всхожесть семян достигает 90 — 100%, всходы дружные, проростки крепкие, ровные. Эти признаки характерны для контроля, с которым следует сравнивать опытные образцы.

2. Слабое загрязнение

Всхожесть 60 — 90%. Проростки почти нормальной длины, крепкие, ровные.

3. Среднее загрязнение

Всхожесть 20 — 60%. Проростки по сравнению с контролем короче и тоньше. Некоторые проростки имеют уродства.

4. Сильное загрязнение.

Всхожесть семян очень слабая (менее 20%). Проростки мелкие и уродливые.

Таким образом, в почвенных образцах с дачного участка и в образце с оптимальным содержанием удобрений отсутствуют загрязнения, а вот образцам почв обработанных средством «ЛОК», а также с избыточным содержанием удобрений и обработанных средством «Фейри» присваивается средний уровень загрязненности, в то время как образцы почвы в которых присутствует сильный уровень загрязненности- это образец магазинной почвы, образец почвы, обработанный содержимым батарейки «Энерджайзер» и образец почвы с пришкольного участка соответствует четвёртый, самый высокий уровень загрязнения. Это связано с тем, что наша школа находится в центре города и окружена дорогами, а это значит, что свинец, который содержится в автомобильных выхлопах аккумулируется в почве. Также важное значение оказывает и тот фактор, что обновление почвы ежегодно не производится. Полученный результат относительно магазинной почвы также позволяет ответить на вопрос многих хозяек о том, почему так плохо прорастают семена, а рассада очень хрупкая с уродливыми стеблями. Образец почвы, обработанный содержимым батарейки наглядно демонстрирует токсичность содержимого для живых организмов, которое содержится в корпусе батарейки. Следовательно, наша гипотеза получила своё подтверждение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  • Проведён литературный обзор, из которого было выявлено, что динамика загрязненности почвы в Красноярском крае ежегодно возрастает,

В ходе выполнения экспериментальной части была использована методика Т.Г. Мирчинк и в качестве тест-объекта использовался кресс-салат. В качестве опытных образцов был0 взято восемь образцов почв:

с пришкольного участка ,с дачного участка, земля для рассады «Универсальная»,образец почвы, обработанный раствором средства «Фейри»,образец почвы, обработанный средством «ЛОК»,образец почвы с избыточным содержанием удобрений,образец почвы с оптимальным содержанием удобрений,образец почвы, обработанный содержимым батарейки «Энерджайзер».

Всхожесть семян оказалась в опыте разной, хотя семена имели одинаковую всхожесть и прошли контроль.

  • Выявлен уровень загрязненности почвенных образцов. в почвенных образцах с дачного участка и в образце с оптимальным содержанием удобрений отсутствуют загрязнения, а вот образцам почв обработанных средством «ЛОК», а также с избыточным содержанием удобрений и обработанных средством «Фейри» присваивается средний уровень загрязненности, в то время как образцы почвы в которых присутствует сильный уровень загрязненности- это образец магазинной почвы, образец почвы, обработанный содержимым батарейки «Энерджайзер» и образец почвы с пришкольного участка.

Полученные данные позволяют сделать вывод о степени загрязнённости почвы. Данные результаты будут полезны хозяйкам особенно в период весенне-полевых работ. Исходя из наших данных, лучше всего для рассады использовать почву с дачного участка, в которую добавлено оптимальное количество удобрений.

Перспективы развития своей работы вижу в дальнейшем исследовании образцов почв. На следующий год планирую изучить ферментативную активность почв.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1. Бондарук М.М. Дополнительные материалы к урокам по биологии.- Волгоград; Издательство «Учитель», 2007- 120 с.

  2. Демина, Т.А. Экология, природопользование, охрана окружающей среды / Т.А. Демина. — Изд-во Аспект-пресс Москва, 1995.Мухин В. Д. Хозяйство; овощеводство – М.; Издательство Эксмо-Пресс, Издательство Лик пресс, 2000-25 с.

  3. Мальцев Ю.М. нач. отдела КФ ОАО НИиП Центр «Природа» Министерство природных ресурсов и экологии Красноярского края Государственный доклад с 40

  4. Меженский В.Н. Растения-индикаторы Изд: Аст,Сталкер 2004г -76 с.

  5. Пантиелев Я.Х. Сезонные работы в овощеводстве-М.: Агропромиздат, 1999 – 36с.

  6. Стадницкий, Г.В. Экология / Г.В. Стадницкий. — Санкт-Петербург. Хим.издат., 1999.

  7. Школьный экологический мониторинг / под ред. Т.Я. Ашихминой. М.: — 2000.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рис.1 Подготовка образцов почвы

Рис.2 Закладка эксперимента

Рис.3 Наблюдение за результатами эксперимента