Владимир Янушевский - Методика и организация проектной деятельности в школе. 5-9 классы. Методическое пособие

Актуальность темы

Урбанизация неизбежно ведёт к полиметаллическому загрязнению природных сред в крупных промышленных городах. Загрязнение – это привнесение в природную среду новых, чуждых ей химических соединений, нарушающих нормальное течение физиологических процессов живущих в среде организмов. Существуют различные классификации загрязнения среды: по свойствам загрязнителей (физические, химические, биологические и т. д.); по состоянию загрязняющего вещества (газ, жидкость, твёрдые отходы и т. д.); по стойкости загрязнения в естественной среде (разрушаемые и неразлагаемые); по качеству или виду среды, где распространяется загрязнение (атмосфера, гидросфера, литосфера и т. д.)

Одним из видов загрязнения является загрязнение почвы тяжёлыми металлами. Известно, что тяжёлые металлы сравнительно быстро накапливаются в почве и крайне медленно из неё выводятся: период полу-удаления цинка из почв – до 500 лет, кадмия – до 1100 лет, меди – до 1500 лет, свинца – до нескольких тысяч лет (Алексеев, 1987). Именно автотранспорт является основным источником загрязнения почв тяжёлыми металлами, что негативно влияет на экологическое состояние в целом. Поэтому требуют особого внимания и экологической оценки изучение влияния автозаправочных станций (АЗС) на накопление и распределение тяжёлых металлов в почве.

Цель работы

Определить влияние тяжёлых металлов на рост салата сорта «Московский парниковый».

Задачи

1. Изучить теоретический материал по проблеме исследования.

2. Определить наличие и концентрацию тяжёлых металлов в снеге близ заправочной станции в черте города.

3. Оценка роста растений, находящихся на расстоянии 10 и 100 метров от заправочной станции.

4. Разработать рекомендации по улучшению экологического состояния почвы.

Объект исследования

Растение – салат сорта «Московский парниковый».

Предмет исследования

Влияние тяжёлых металлов на прорастание семян и рост растения.

Гипотеза

Если водой, полученной из талого снега, собранного вблизи АЗС, поливать семена салата, то это будет затруднять прорастание, рост и развитие растений, несмотря на то, что остальные условия при выращивании будут оптимальными.

Методика проведения исследования

Был осуществлен забор снега близ заправочной станции в районе проспекта академика Филатова на расстоянии от АЗС: 10 метров, 100 метров. Для определения наличия и концентрации тяжёлых металлов в талом снеге использовался метод атомной абсорбции. Атомно-абсорбционная спектроскопия (ААС) – метод количественного анализа, основанный на свойствах атомов поглощать свет с определенной длиной волны (резонансное поглощение). Прибор для исследования спектрометр атомно-абсорбционный «КВАНТ-Z.ЭТА» и фотометр фотоэлектрический КФК-3.

Электротермическая атомизация(ЭТА) – испарение и атомизация пробы происходила в графитовой трубке (графитовой печи), нагреваемой электрическим током до температур 1500–3000 °C (в зависимости от свойств определяемого элемента). Определяемые концентрации элементов в растворах – 0,01–100 мкг/л. Методом ААС можно определить около 60 элементов. Наивысшую чувствительность в ААС имеют приборы с электротермической атомизацией, в которых, в отличие от приборов с пламенной атомизацией, атомизированная проба остается в замкнутом объёме кюветы, а не уносится газовым потоком, тем самым большее количество атомов пробы поглощают излучение лампы и чувствительность определения возрастает на 2–3 порядка.

Далее снег растопили и начали полив семян салата сорта «Московский парниковый». Данный вид неприхотлив и имеет высокую скорость развития. Почва, в которую были посажены растения, высокоплодородная, богатая органическими веществами. Семенами были засеяны два горшочка – контрольный и экспериментальный . Различия заключались в том, что полив растений осуществлялся разной талой водой – полученной из снега, собранного на расстоянии 10 м и 100. В качестве дренажа выступал синтепон. Парниковый эффект был создан при помощи полиэтиленовой пленки. В каждый горшочек было помещено 15 семян. Условия для растений создавались одинаковые. Уход заключался главным образом в поливе, рыхлении, проветривании и освещении растений. Визуальное наблюдение показало, что развитие растений в экспериментальном горшочке, которые поливали водой из снега, собранного в 10 м от АЗС, шло медленнее, чем в контрольном горшочке, растения в котором поливали водой, полученной из снега, собранного в 100 м от АЗС.

Результаты исследования

Результаты исследований талого снега, проведённых в лаборатории «Центр лабораторного анализа и технических измерений по Ульяновской области», показали:

1. Талая вода содержит тяжелые металлы.

2. Концентрация тяжелых металлов, находящихся в талом снеге на расстоянии 10 метров, значительно больше, чем на расстоянии 100 метров от заправочной станции.

Результаты исследования представлены в следующей таблице 1.

Таблица 1. Сравнительный анализ содержания тяжёлых металлов в талом снеге на расстоянии 10 и 100 метров от АЗС

Данной водой поливали семена салата сорта «Московский парниковый». Через 2 дня после начала полива в горшочке с обозначением «100» взошло 13 проростков салата, в горшочке с номером «10» – 7 проростков.

Высокая концентрация тяжёлых металлов, находящихся в талом снеге, которым поливали семена салата, затрудняет прорастание, рост и развитие растений, несмотря на то, что остальные условия при выращивании были одинаковыми.

Повышение качества моторного топлива, в том числе улучшение экологических характеристик топлива, используемого автотранспорта городского хозяйства.

Перенесение АЗС за пределы жилой зоны.

Переоборудование общественного транспорта для использования газообразного топлива (сжиженного газа).

Развитие общественного транспорта как альтернативы использования частного автотранспорта.

Развитие сети городского электротранспорта.

Выявление других источников загрязнения почвы тяжёлыми металлами.

Автозаправочные станции являются одним из основных источников загрязнения почвы тяжёлыми металлами. На основе полученных данных можно утверждать, что гипотеза подтвердилась. Заправочные станции приводят к загрязнению снега и почвы тяжёлыми металлами. От концентрации тяжёлых металлов в почве зависит рост и развитие растений. Высокая концентрация тяжёлых металлов угнетает рост растений. Так, на расстоянии 10 метров концентрация тяжёлых металлов значительно больше, чем на расстоянии 100 метров. Необходимы срочные меры по улучшению экологического состояния почвы близ автозаправочных станций.