Исследовательская работа на тему «Почва»
«Изучение состояния почвы»
Кэнтик 2015
Оглавление:
Введение…………………………………………………………………………….2
1.Основная часть……………………………………………………………………4
1.1Химические загрязнение почв……………………………………………….....6
2.Экспериментальная часть………………………………………………………11
2.1.Пробоотбор и подготовка образцов к химическому анализу………………11
2.2.Методика исследования механического состава (по Качинскому) ……....11
2.3 Определение механического состава проб.…………………………………12
2.4 Исследование влагоёмкости и водопроницаемости почвы.……………….12
3. Химический эксперимент……………………………………………………...13
3.1. Определение водной и солевой вытяжки…………………………...............13
3.2. Определение актуальной кислотности почвы……………………………...14
3.3. Качественное определение ионов……….......................................................16
3.4. Определение нитрат ионов…………………………………………………..17
3.5. Определение ионов железа…………………………………………,……….17
3.6. Обнаружение нитратов в растительных объектах…………………………18
3.7. Влияние искусственных экологических сред на растения (моделирования экологических ситуаций)………………………………………………………………..19
4.Вывод и рекомендации …………………………………………………….......20
5. Заключение……………………………………………………………………...21
6. Использованная литература…………………………………………………...22
Введение.
«Мы очень поверхностно знакомы с естественными богатствами России, особенно с ее почвами. Являясь обладателями лучших почв в мире, мы оказались ныне в самом тяжелом положении и вынуждены признать факт печального современного состояния сельского хозяйства…»В.В. Докучаев
Тема доклада: Исследование состояния почв.
Объект исследования: почва пришкольного и приусадебного участка.
Актуальность работы: организация исследовательской работы по слежению свойств и качество почвы является актуальной, т.к. продукция пришкольного участка идёт на питание школьников, также реализуется местному населению.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: с помощью химического анализа изучить состояние почв участках на пришкольном, приусадебном участках, используемой для выращивания разных культур сельскохозяйственных растений и на основе полученных знаний, установить сходство и различие качественного состава ионов.
ЗАДАЧИ:
Уметь пользоваться оборудованием «Пчелка-У»
2. Сделать химический анализ почвы, определив наличие основных ионов.
3. Сравнить состав почвы разных точек исследования.
4. Дать оценку полученным результатам.
5. Сформулировать рекомендации и предложения по использованию почвы.
Методы исследования:
1. Изучение литературы.
2. Отбор проб почвы в различных точках пришкольного и сравниваемого участка.
3. Анализ отобранных образцов.
4. Обработка результатов.
5. Создание презентации проекта на основе полученных результатов (работа с компьютером, использование фотоаппарата).
Необходимое оборудование:
1. Пакеты и совок для отбора проб.
2. Мини – экспресс лаборатория Пчелка –У.
3. Набор реактивов.
4. Фотоаппарат.
5. Специальная литература по почвоведению и экологии.
6. Компьютер с доступом в Internet.
Наше родное село славиться с издревле красотой природы и тружениками сельского хозяйства. В те времена, распаханные земли кормили весь Верхневилюйский район овощами. Сейчас Кентикская средняя школа имеет 10 га земли из той плодородной почвы. В последнее время занимаемся посадкой картошки и овощей. За последние годы лагерь «Харыйалаах» посадил несколько видов овощных культур на пришкольном участке «Липпэлээх»: морковь, свеклу, пряные растения. Но пришли к выводу, что почва устала, слишком твердая. Поэтому мы решили изучить состояние почвы этого участка и сравнить еще с почвой приусадебного хозяйства Николаевых. Хозяйство Николаевых занимается выращиванием цветов, овощей, кустарников. Их работа с землёй с каждым годом дает отличный результат. Это говорит о том, что работа с почвой всегда стоит на 1 первом месте. Поэтому мы решили изучить состояние почвы пришкольного участка и сравнить с почвой участка Николаевых.
Мы знаем, что почвы – это особые природные тела, такие же особенные, как животные, растения и минералы. Это отдельное «царство природы» называемое биогеоценозом.
С почвой мы знакомимся еще тогда, 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.
Почва – это не только то, что прилипает, к нашим рукам после работы на огороде и что мы обычно называем землей. Помимо этих твердых частиц минералов, органических остатков и органоминеральных химических соединений почва состоит также из воды (точнее почвенного раствора), газов и живых существ, обитающих в ней.
Хозяйственная деятельность человека влияет на некоторые факторы почвообразования, например на растительность (вырубка леса, замена его травянистыми фитоценозами) и непосредственно на почву путем ее механической обработки, мелиорации, внесения минеральных и органических удобрений.
Основными загрязнителями атмосферы и воды являются многочисленные предприятия. Загрязнение почв вызывают самые различные вещества - микроэлементы металлов, микродозы органических загрязнителей, продукты ассенизации и дезинфекции, средства защиты растений, углеводороды и радиоактивные вещества. Загрязнение почв губительно сказывается на растениях, приводя к накоплению в них токсичных элементов; эта биоаккумуляция опасна и для человека. Важное значение при выращивании растений, имеет почва.
Мы считаем, что исследование почвы на пришкольном участке является для нашей школы актуальным вопросом.
Поэтому мы перед собой поставили цель, исследовать состояния почвы из разных источников и продолжить связь с землей. И выявили такие задачи:
Уметь пользоваться оборудованием «Пчелка-У»
Сделать химический анализ почвы, определив наличие основных ионов.
3. Сравнить состав почвы разных точек исследования.
4. Дать оценку полученным результатам.
5. Сформулировать рекомендации и предложения по использованию почвы.
Актуальность работы: организация исследовательской работы по слежению свойств и качество почвы является актуальной, т.к. продукция пришкольного участка идёт на питание школьников, также реализуется местному населению.
Свою работу на пришкольном участке мы строим, используя научные основы культуры земледелия и отдельных её элементов, определяющих получение высоких урожаев на основе выяснения оптимальной системы удобрений, посева гетерозисными гибридными семенами и других методов применительно к местным условиям.
Решающее значение для эффективной работы имеет знание химического состава почвы, так как именно им определяется развитие и рост растений. Полученная в ходе работы информация является очень важной для правильного использования почвы пришкольного участка, и, как следствие, создания оптимальных условий выращивания различных культурных растений, получения высокого и экологически чистого урожая.
Что такое почва?
Чтобы приступить к работе мы изучили науку о почве и почвообразовании.
Почва - это природное образование, сформировавшееся в результате преобразования горных пород растениями и животными, т.е. в результате почвообразовательного процесса.
Почва обладает особым свойством плодородием, она служит основой сельского хозяйства всех стран.
Почва при правильной эксплуатации не только не теряет своих свойств, но и улучшает их, становится плодороднее.
Почва колоссальное природное богатство, обеспечивающее человека продуктами питания, животных кормами, а промышленность сырьем. Веками и тысячелетиями создавалась она. Чтобы правильно использовать почву, надо знать, как она образовывалась, ее строение состав и свойства. Почва образовывалась из выходящих на поверхность земли горных пород под влиянием различных факторов. Под действием ветра, атмосферной влаги, в связи с изменением климата и температурными колебаниями горные породы, например, гранит, постепенно трескались и превращались в рухляк. На рухляке поселялись микроорганизмы, питающиеся преимущественно углеродом и азотом атмосферы и минеральными соединениями, которые они получали из горной породы. Микроорганизмы разрушали ее своими выделениями, и химический состав горной породы постепенно изменялся. Затем здесь поселялись лишайники и мхи. Микроорганизмы разлагали их остатки, образуя гумус основное органическое вещество почвы, содержащее питательные вещества, необходимые высшим растениям.
Животные и растения окончательно разрушали горную породу, превращая верхний ее слой в почву.
Лучшие почвы, влагоемкие и воздухопроницаемые, мелкокомковатую или мелкозернистую структуру из комочков диаметром от 1 до 10 мм. От состава и свойств горной породы, на которой формируется почва, в значительной степени зависят состав и свойства почвы.
Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой 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 от долей процента до 40-60 %.
Жидкая часть участвует в снабжении растений водой и растворенными элементами питания.
Газообразная часть, почвенный воздух, заполняет поры, не занятые водой. Почвенный воздух содержит больше углекислого газа и меньше кислорода, чем атмосферный воздух, а также метан, летучие органические соединения и др.
Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы, водоросли, актиномицеты и др.), представителей беспозвоночных (простейших, червей, моллюсков, насекомых и их личинок), роющих позвоночных. Они обитают в основном в верхних слоях почвы, около корней растений, где добывают себе пищу. Некоторые почвенные организмы могут жить только на корнях.
Почва содержит микроэлементы (азот, фосфор, калий, кальций, сера, железо и др.) и микроэлементы (бор, марганец, молибден, цинк и др.), которые растения потребляют в ограниченных количествах. Их соотношение определяет химический состав почвы.
Состав и свойства почвы постоянно меняются под влиянием жизнедеятельности, климата, деятельности человека. При внесении удобрений почва обогащается питательными для растений веществами, изменяет свои физические свойства.
Неправильная эксплуатация может привести к нарушению почвенного покрова к эрозии почвы, засолению, заболачиванию ее.
Химическое загрязнение 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. В научных трудах В.И.Вернадского и его учеников показано, что химический состав организма связан с химическим составом земной коры. При этом организм каждого биологического вида имеет определенный химический состав, который является строго индивидуальным как его морфология и физиология. В настоящее время возросла проблема микроэлементов, необходимых для организма человека, из-за загрязнений окружающей среды такими химическими веществами, как свинец, фтор, мышьяк, кадмий, ртуть, марганец, молибден, цинк и др. Описаны случаи, когда высокие концентрации опасных химических веществ в почве стали причиной отравления людей и животных. Это объясняется тем, что поступающие в организм химические элементы усваиваются только частично. При этом неусвоенная их часть становится загрязнителями всех тканей организма и причиной возникновения болезней (табл.1).
Таблица 1
Недостаточные, оптимальные и избыточные концентрации химических элементов в почвах (мг/кг) и возможные реакции организма
| Химический элемент | Недостаток | Норма | Избыток |
| Кобальт | (анемия, эндемический зоб) | 7 – 30 | 30 (угнетение кроветворения, обменных процессов) |
| Медь | (анемия, заболевания костной системы) | 15 – 60 | 60 (поражение печени, анемия) |
| Йод | (эндемический зоб) | 5 – 40 | 40 (ослабление функции щитовидной железы) |
| Цинк | (угнетение ростовых процессов) | 30 – 70 | 70 (угнетение процессов тканевого дыхания, анемия) |
Почва становится мертвой при содержании в ней 2-3 г свинца на 1 кг грунта (вокруг некоторых предприятий содержание свинца в почве достигает 10-15 г/кг).
Значительно обострилась проблема ликвидации твердых промышленных и бытовых отходов, которые существенно влияют на изменение химического состава почвы, вызывая ухудшение её качества. Сильное загрязнение почвы тяжелыми металлами в совокупности с очагами сернистых загрязнений, образующихся при сжигании каменного угля, приводит к возникновению техногенных пустынь. В почвах подзолистого типа с высоким содержанием железа при взаимодействии с серой образуется сернистое железо, являющееся сильным ядом.
Таблица 2
Основные источники и наиболее распространенные группы веществ химического загрязнения почвы.
| Вещества | Источники загрязнения почвы |
| Промышленность | Транспорт | ТЭС, АЭС | Сельское хозяйство |
| Газы (СО2, SO2, NO2, NO, H2S) | + | + | + | -- |
| Тяжелые металлы и их соединения (Hg, Pb, Cd и др.) | + | + | + | + |
| Циклические углеводороды, бенз(а)пирен | + | + | -- | + |
| Радиоактивные вещества | + | -- | + | -- |
| Нитраты, нитриты, фосфаты | -- | -- | -- | + |
| Пестициды | -- | -- | -- | + |
В настоящее время техногенные факторы существенно изменили и продолжают изменять химический состав почв. Это связано с использованием в сельском хозяйстве разнообразных пестицидов, минеральных удобрений, стимуляторов роста растений. Почву также загрязняют промышленные выбросы. Немалую роль в загрязнение почв городов вносят выбросы автотранспорта
Таблица 3
Химические вещества – загрязнители почвы и их опасность для организма человека
| Класс опасности | Химические вещества | Характер опасности |
| I | Мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, селен, цинк, фтор, бенз(а)пирен | Высоко опасны |
| II | Бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром | Опасны |
| III | Барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций | Мало опасно |
| IV | Кальций, углерод | Неопасны |
Химическое загрязнение влияет на биологические свойства почвы. В частности, ртуть и свинец угнетают микробиологические почвенные процессы, снижают плодородие почвы. В отношении влияния загрязнителей почв на здоровье человека установлено, что повышенное содержание ртути в почве способствует распространению болезней нервной, эндокринной и мочеполовой систем. Накопление в почве свинца может стать причиной изменения со стороны кроветворения, органов внутренней секреции и учащения случаев тяжелых заболеваний.
Вдоль крупных автотрасс в почве накапливаются тяжелые металлы и, прежде всего, свинец. Здесь выпас скота, выращивание сельскохозяйственных культур с экологической точки зрения нежелательно.
В современных условиях особую опасность для экосистем природы и самого человека представляют пестициды (ядохимикаты, используемые для защиты растений и животных от вредителей).
В экологически грязной почве могут быть микробы и вирусы, которые передаются человеку. Возбудители отдельных инфекционных заболеваний сохраняют свою жизнеспособность до 20 и более лет.
Почва обладает свойством самоочищаться. Органические вещества перерабатываются почвенными микроорганизмами, образуя гумус. При этом в почве уменьшается количество болезнетворных микробов, разрушаются токсические органические соединения. Однако способность почвы к самоочищению ограничена, и при чрезмерном загрязнении обезвреживание болезнетворных микробов не происходит.
Нитраты.
Определить по внешнему виду содержание нитратов в овощах и фруктах трудно или вообще невозможно. У вегетирующих (с листьями и стеблями) растений по интенсивности зеленой окраски листьев и черешков, особенно нижних ярусов, можно лишь ориентировочно судить: чем она темнее, тем нитратов в них содержится больше. При осмотре клубней картофеля, корнеплодов, плодов, ягод это сделать еще труднее. Агробиологии рекомендуют при покупке выбирать не самые красивые плоды. В блестящих, как будто искусственных плодах нитратов, как правило, больше. Замечено, что корнеплоды моркови одного сорта, но имеющие более яркую окраску, содержат нитратов меньше, чем корнеплоды, окрашенные менее интенсивно. Зеленые бобы фасоли содержат нитратов больше, чем желтые. Такая же зависимость окраски от содержания нитратов наблюдается и у сладкого перца. В арбузах и дынях много нитратов под коркой и в незрелых плодах. В сочных перезревших арбузах наличие нитратов легко определить по пустотам в мякоти, из которых выпадают семена.
Соли азотной кислоты, нитраты, являются элементом питания растений и естественным компонентом пищевых продуктов растительного происхождения. Их высокая концентрация в почве совершенно не токсична для растений, напротив, она способствует усиленному росту наземной части растений, более активному протеканию фотосинтеза, лучшему формированию репродуктивных органов и в конечном итоге – более высокому урожаю. Во время массового образования кочанов и черешков листьев капусты, нитратов должно быть 2000-3000 мг/кг.
Поскольку в органические соединения растений включается только аммонийный азот, нитрат-анионы, поглощенные растением, должны восстановиться в клетках до аммиака. Образованием аммиака завершается и распад органических веществ-аминокислот, амидов, белков.
В то же время у животных и человека высокие дозы нитратов могут вызвать отравление и даже привести к смерти. Токсическое действие нитратов связано с их восстановлением до нитритов, аммиака, гидроксил-амина под влиянием микрофлоры пищеварительного тракта и тканевых ферментов. Если в организм человека поступают высокие дозы нитратов, через 4-6 часов появляются тошнота, одышка, посинение кожных покровов, диарея. Одновременно ощущается общая слабость, головокружение, боли в затылке и сердцебиение. Первой доврачебной помощью при этом является обильное промывание желудка, прием активированного угля и солевых слабительных. Употребление в течение долгого времени пищи и воды с высоким содержанием нитратов вызывает также аллергию, нарушение деятельности щитовидной железы, приводит к возникновению многочисленных болезней в результате нарушения обмена веществ, опорно-двигательного аппарата и нервной системы.
Такое токсическое действие на организм нитратов заключается в том, что в желудочно-кишечном тракте они, превратившись в нитриты, попадают в кровь и окисляют двухвалентное железо гемоглобина в трехвалентное. При этом образуется метгемоглобин, не способный переносить кислород к тканям и органам, в результате чего может наблюдаться удушье.
Выявлены два способа окисления гемоглобина HbFe 2+. При прямом окислении роль окислителя играют нитрит-анионы:
3 HbFe 2+ + 2 NO2- + 14 H + = 3 HbFe 3+ + 2 NH3 + 4 H2O.
Во время косвенного окисления гемоглобина сначала нитриты окисляются до нитратов с образованием пероксида водорода, затем последний вступает в реакцию с железом гемоглобина:
NO2- + O2 + H2O = NO3- + H2O2,
HbFe2+ + 2H2O2 + 4H+ = HbFe3+ + 4H2O.
Угрозой для жизни является накопление в крови 20% и более метгемоглобина (HbFe3+).
Наибольшая же опасность повышенного содержания нитратов в организме заключается в способности нитрит-иона участвовать в реакции нитрозирования аминов и амидов, в результате которой образуются нитрозосоединения, обладающие канцерогенным и мутагенным действием.
Образование нитрозосоединений происходит при взаимодействии азотистой кислоты со вторичными аминами как в продуктах питания в процессе их кулинарной обработки, так и внутри организма:
Проведенные на животных опыты показали, что нитрозосоединения способствуют образованию опухолей во всех органах, кроме костей.
Допустимое суточное потребление нитратов для человека не должно превышать 5мг на 1 кгмассы тела, т.е. не более 350 мг в сутки для человека массой 70 кг.
В организм человека нитраты поступают (в %): с овощами – 70, с водой – 20, с мясными, молочными и консервированными продуктами – 6. Наиболее опасно отравление нитратами растворимыми в воде, т.к. это увеличивает скорость всасывания их в кровь, поэтому содержание нитрат-аниона в воде не должно превышать 45 мг/л.
Больше всего нитратов в организм человека поступает с овощами и картофелем. Это послужило причиной того, что во многих странах мира, в том числе и в нашей, в 1988 году были разработаны предельно допустимые концентрации (ПДК) нитратов в сельскохозяйственной продукции. ПДК нитратов в овощной продукции разных стран колеблются в значительных пределах, причем у нас установлены самые низкие ПДК по сравнению с зарубежными странами.
2.Экспериментальная часть.
2.1.Пробоотбор и подготовка образцов к химическому анализу.
Для проведения химического анализа был проведён пробоотбор. Почва изымалась с глубины 10 см, по 800-900 мг каждого образца.
Пробы были взяты на следующих территориях:
1 – территория пришкольного участка, засеянная однолетними цветами;
2 – территория пришкольного участка под картофелем;
3 – почва с грядок корнеплодов и лука, однолетних цветов хозяйства Николаевых;
4 – почва для рассады хозяйства Николаевых.
Затем почва высушивалась и измельчалась, из нее удалялись посторонние примеси и частицы при помощи набора сит с отверстиями разного диаметра от 5 до 1 мм . Пробы высушили до воздушного состояния для получения водных и солевых вытяжек.
2.2.Методика исследования механического состава: (по Качинскому)
Определение механического состава почвы с помощью мокрого метода, или метода раскатывания шнура
Небольшое количество почвы смочили водой до состояния полужидкой
массы. Эту массу скатали в шар. Шар раскатали в шнур. Шнур согнули в
кольцо диаметром примерно 3 см.
Выводы делаются по шкале:
- Шнур не образуется - песок (песчаная почва).
- Образуются зачатки шнура - супесь (супесчаная почва).
- Шнур дробится при раскатывании и сгибании в кольцо - суглинок
(суглинистая почва)
В 1 пробе образовалась зачатки шнура – супесчаная почва,во 2- шнур не образовалась, в 3 пробе- шнур не образовалась, почва легкая.
| № образца почвы | Результаты исследования |
| № 1 | Супесчаная, присутствие механических примесей. |
| №2 | Твёрдая, суглинистое. |
| №3 | Зернистая, мелкокомковатая, легкая. |
Вывод: подходит к применению №3.
2.3.Определение механического состава проб.
Во–первых определили цвет, механический состав, структуру, новообразования – основные характеристики почвенных горизонтов трех проб почвы.
| Пробы | Цвет, механический состав, новообразования |
| №1 | Серый, твердый и глинистый, песок, растительные остатки. |
| №2 | Сероватый, мало песка, растительные остатки, перегной. |
| №3 | Чернозем, торф, песок, перегной. |
2.4.Исследование влагоёмкости и водопроницаемости почвы.
Оборудование: пробы почвы, стакан, воронка, вода (50 мл), часы с секундной стрелкой.
В воронку положили 50 грамм почвы и налили 50 мл воды. Заметили время, в течение которого вода выльется в стакан. Вычислили массу воды,
просочившейся сквозь почву. Влагопроницаемость почвы определили по
времени просачивания воды сквозь почву. Влагоёмкость определили по
массе собранной воды в стакане. Именно она и доступна для питания
растений.
Определение влагоёмкости:
| № образца почвы | Результаты исследования
|
| № 1 | 20 мл |
| №2 | 35 мл |
| №3 | 40 мл |
Вывод: Лучше выражена влагоёмкость в 3 пробе.
Определение водопроницаемости:
| № образца почвы | Результаты исследования
|
| № 1 | 12 с |
| №2 | 10 с |
| №3 | 5 с |
Вывод: В 3 пробе водопроницаемость высокая.
Химический эксперимент.
В школьном мониторинге исследовались опытные участки, используемые под выращивание различных культур.
3.1.Приготовление водной и солевой 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, а затем фильтровали.
3.2.Определение актуальной кислотности почвы.
Кислотность и засоленность почвы
Кислотность почвы - важный экологический фактор, определяющий условия жизнедеятельности почвенных организмов и высших растений, а также аккумуляцию и подвижность загрязнителей в почве (в первую очередь металлов). При высокой кислотности угнетается рост и развитие многих сельскохозяйственных культур, подавляется жизнедеятельность микроорганизмов. При высокой кислотности почвы необходимо проводить ее известкование. Кислотность почвы определяют, измеряя величину рН солевой вытяжки. В зависимости от величины рН почва может быть кислой, нейтральной или щелочной:
рН=4 и менее сильнокислая;
рН=5 кислая;
рН=6 слабокислая;
рН=7 нейтральная;
рН=8 и более щелочная.
Оптимальные значения рН почвы для выращивания основных сельскохозяйственных культур приведены в таблице №4.
Засоленность почвы характеризуется повышенным содержанием легкорастворимых минеральных солей, что неблагоприятно сказывается на физических и химических свойствах почвы и создает неблагоприятные условия для развития и роста многих растений. Сильнозасоленные почвы обычно непригодны для выращивания сельскохозяйственных культур. У растений, произрастающих на засоленных почвах, задерживаются набухание семян, цветение, рост, снижается урожайность. При больших концентрациях солей наступает гибель растений. Наиболее вредное влияние оказывают карбонаты, хлориды и сульфаты натрия и калия.
Концентрации легкорастворимых солей определяют в водной вытяжке, проводя ее химический анализ. При выявлении сильного засоления почв сельскохозяйственных угодий необходимо проводить специальные гидромелиоративные мероприятия (орошение, дренаж, промывка).
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 таблица 4.
Таблица 4.
Зависимость кислотности почвы от рН
| рН | Степень кислотности почв |
| 4,5 | Сильнокислые почвы |
| 4,5 – 5.0 | Среднекислые почвы |
| 5,1 – 5,5 | Слабокислые почвы |
| 5,6 – 6,0 | Близкие к нейтральным |
| 6,1 – 7,0 | Нейтральные почвы |
| 7,1 | Щелочные почвы |
Актуальная (активная) кислотность - кислотность почвенного раствора. Этот вид кислотности оказывает непосредственное влияние на корни растений и почвенные организмы.
Актуальную кислотность определяют в водной почвенной вытяжке. Для этого необходимо поместить в пробирку или колбу 2 г почвы, добавить 10 мл. дистиллированной воды; полученную суспензию 1: 5 хорошо встряхнуть и дать отстоять осадку; в надосадочную жидкость внести полоску индикаторной бумаги и, сравнить её цвет с цветной таблицей, сделать вывод о величине pH почвы.
В наших исследованиях получились следующие результаты:
Таблица 5.
| Район взятия пробы | рН |
| Почва пришкольного участка, засеянная однолетними цветами; | 5 |
| Почва пришкольного участка под картофелем; | 6 |
| Почва с грядок корнеплодов и лука; | 7 |
| Почва из под рассады (Николаевых). | 7 |
Вывод: Мы пришли к выводу, что почва пришкольного участка, засеянная однолетними цветами имеет щелочную среду, почва пришкольного участка под картофелем – щелочную, почва с грядок корнеплодов и лука – слабокислую и почва из под рассад (Николаевых) – нейтральную.
Рекомендация: Если почва имеет щелочную среду, значит она пригодная.
3.3.Качественное определение ионов в почве.
В земной коре и в почве встречаются все химические элементы, в том числе так зазываемые «тяжелые металлы»:ртуть, свинец, кадмий, медь, железо и др.В результате деятельности человека уже на протяжении многих десятков и сотен лет происходит поступление тяжелых металлов в биосферу, что привело к значительному увеличению содержания этих элементов в окружающей среде. Загрязнение водоемов, почвы и продуктов питания тяжелыми металлами представляет серъезную угрозу для здоровья людей.
Проводимые эксперименты в данной работе познакомили нас с качественными реакциями на ионы распространенных в почвах и реальных наличиях в пробах почв.
Карбонат-ионы.
Небольшое количество почвы поместили в фарфоровую чашку и приливали 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 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.
При определении Карбонат иона (CO3)- на почву внесли соляную кислоту (HCl)-, из почвы не выделялся газ- водород, значит нет ионов.
При определение сульфат иона (SO4)2- :
| Пришкольный участок | Участок Николаевых |
| При титровании хлоридом бария (BaCl2) появилась не исчезающая голубая окраска | Не обнаружено |
| Концентрация сульфата 1052мг/л | Не обнаружено |
3.4.Определение нитрат ионов.
При определении вытяжки с дифениламином первая проба синела, вторая нет. Значит на пришкольном участке есть незначительный нитрат.
3.5.Определение ионов
Результаты химического анализа почвенной вытяжки.
Таблица 6
| Места взятия пробы | Определяемый ион |
| (СО3)2- | (SO4)2- | (NO3)- | Fe2+, Fe3+ | Al3+ |
| территория засеянная однолетними цветами; | 3 | 1 | 1 | 2 | 2 |
| территория пришкольного участка под картофелем; | 1 | 3 | 2 | 0 | 1 |
| почва с грядок; | 2 | 1 | 1 | 1 | 2 |
| почва из под рассады. | 2 | 2 | 1 | 1 | 0 |
3 балла – признак сильно выражен; 2 балла – средне выражен; 1 балл – минимально выраженный признак; 0 – не выражен.
Вывод: На пришкольном участке наличие сульфат ионов сильно выражены. Наличие карбонатов в территории школы, засеянную цветами. После строительных работ около школы было оставлено много строительных материалов (цемент, пенаполистирол, шлак, моющих средств). Они привели к угнетению почвы около школы. Третий год мы стремимся озеленить территорию школы цветами, деревьями и кустарниками. В этом году осенью было внесено 40 тонн речного песка и проведено известкование, чтобы нейтрализовать почву. Посадили сосны, боярышник, ели и берёзы. Ежегодно около школы традиционно выращиваем однолетние цветы.
3.6.Обнаружение нитратов в растительных объектах.
Проблема загрязнения продуктов питания нитратами актуальна для качества овощей, фруктов, различных соков. Это проблема возникла сравнительно недавно, в связи с развитием знаний о причинах тяжелых заболеваний.
Загрязнение почв и поверхность вод соединениями азота обусловлено не столько глобальными процессами их образования в атмосфере, сколько бесконтрольныи использованием азотных удобрений в сельском хозяйстве. Нитрат анион очень подвижен в естественных условиях,так как нитраты хорошо растворимы в воде и не связываются частицами почвы.
Говоря о нитратах мы подразумеваем соли азотной кислоты с катионами Na, Ca, Mg. Нитраты являются естественным компонентом почвенного раствора. Попадая в растениях, они частично усваюваются и становятся естественным компонентом тканей организма. Это легкие растворимые соли.
Кусочек растительного объекта растирают пестиком в ступке. Каплю, полученного растительного сока с помощью пипетки помещают на предметное стекло и добавляют несколько капель дифениламина.
Содержание нитратов оценивают таким образом: в отсутствие нитратов сок не изменяет цвет; при небольшом количестве нитратов, сок приобретает светло-голубую окраску; при большом количестве - темно-синюю. Для проведения опыта были взяты овощи из школьной столовой.
Результаты исследований Таблица 8
| Исследуемый объект | Содержание нитратов | Выводы об употреблении в пищу |
| Картофель | Нет | Можно |
| Свекла столовая | Нет | Можно |
| Морковь из школьного участка | Нет | Можно |
| Свекла участка Николаевых | Нет | Можно |
| Морковь из участка Николаевых | Нет | Можно |
| Морковь из магазина | Нет | Можно |
3.7.Влияние искусственных экологических сред на растения (моделирования экологических ситуаций)
Цель работы: Изучение влияния искусственных экологических сред, моделирующих экологические ситуации, на растения.
Информация: Искусственные экологические среды, используемые в данной работе, моделируют реальные экологические ситуации, вызванные химическим загрязнением почв и водных источников. К таким ситуациям относятся засоление, закисление, защелачивание, загрязнение почв тяжелыми металлами и органическими соединениями, а также загрязнение, обусловленные избыточным (нерациональным) внесением в почву минеральных удобрений, и загрязнение органическими соединениями.
Данная работа выполняется с помощью класс - комплекта ЭХБ. Оборудование из комплекта: пробирки – 7 штук, штатив для пробирок.
| № пробирки | Моделируемая экологическая катастрофа | Вещество, используемое для имитации | Концентрация раствора | Время от начала эксперимента, час | Влияние веществ на органы растений ( реакция) |
| 1. | Засоление почв | Хлорид натрия | Насыщенный раствор | Интервал 2 часа | Разлогание тканей |
| 2. | Закисление почв | Соляная кислота | Раствор (1:3) | Интервал 2 часа | Разрушение тканей |
| 3. | Защелачивание почв | Гидрооксид натрия | 20% - ный раствор | Интервал 2 часа | На побег картошки набухание, вытяжка тёмно- коричневая |
| 4. | Загрязнение почв солями тяжелых металлов | Сульфат меди | Насыщенный раствор | Интервал 2 часа | Разрушение тканей раствор от синего до зелёного |
| 5. | Внесение избытка минеральных удобрений | Нитрат калия | Насыщенный раствор | Интервал 2 часа | Вывод крахмала |
| 6. | Внесение избытка минеральных удобрений | Хлорид калия | Насыщенный раствор | Интервал 2 часа | Растворение |
| 7. | Загрязнение почв органическими соединениями | СМС | Насыщенный раствор | Интервал 2 часа | Набухание и разрушение |
Вывод: После моделирования экологических ситуаций мы пришли к выводу, что внесение удобрений и химических загрязнителей приводят к разрушению и угнетению органов растений. Убедились, что внесение химических удобрений вредят здоровью человека, и что нельзя употреблять удобренных продуктов питания.
4.Выводы и рекомендации.
1) Т.к. исследование кислотности показало, что на пришкольном участке в основном слабокислые и близкие к нейтральным почвам, то можно говорить о возможности накопления в растениях таких тяжелых металлов как медь, цинк, кадмий; отмечается низкое содержание карбонатов и незначительное содержание нитратов в почвенных пробах. Участок рекомендуется известковать, особенно почву, используемую для выращивания картофеля.
2) Результаты исследования овощей показали, что употреблять в пищу овощи, выращенные на пришкольном участке, где контролируется внесение удобрений, можно без опасения.
3) Подкормку овощей лучше проводить органическими удобрениями (перегной).
4) При сравнении анализа почвы пришкольного участка и участка Николаевых, абсолютно лучший результат дал почва приусадебного участка Николаевых. Поэтому в этом году ещё нужно повысить работу по улучшению состояния почвы пришкольного участка.
а) Повторное известкование почвы;
б) Внесение перегноя;
в) Улучшить состав почву на расcаду.
5.Заключение
В данной работе были получены достаточно подробные сведения о химическом составе почвы пришкольного участка. Рассмотрены негативные воздействия на почву и здоровье человека загрязняющих факторов. Выяснено также, что состав почвы играет важнейшую роль в жизнеспособности выращиваемых растений, формировании урожая.
Если мы хотим сохранить здоровье, то должны знать состояние почвы, её химический состав, правильно её использовать, охранять почвенные ресурсы, соблюдать режим внесения удобрений, соблюдать, хотя бы элементарные мероприятия по ее очистке
Список использованной литературы
1. Алексеева А.И., Николаева В.В. Население и хозяйство России. - М.: Просвещение, 1999.
2. Бочкарева Н.Ф. Экология России. 8-9 классы. – Калуга: Золотая аллея, 1997.
3. Габриелян О.С. Химия. 9 класс. – М.: Дрофа, 2009.
4. Энциклопедия для детей. – М.: Аванта, 2000.
5. Руководство по применению « Пчелка-У» и ее модификаций, Санкт – Петербург,9 линия,12.,2012.
23
