Исследование почвы пришкольного участка на наличие в ней тяжелых металлов определение



Исследование почвы пришкольного участка на наличие в ней тяжелых металлов, определение кислотности.

План.

Введение

Источники загрязнения почвы.

Исследование почвы пришкольного участка:



3.1.Отбор проб почвы и подготовка к химическому анализу.

3.2. Приготовление вытяжки.

3.3. Качественное обнаружение ионов железа Fe3+.

3.4. Качественное обнаружение ионов свинца Pb2+.

3.5. Качественное обнаружение ионов меди Cu2+

3.6. Определение кислотности почвы.

3.7. Результаты исследования .

Влияние тяжелых металлов на живые организмы.

Заключение

Литература.

1. Введение.

Почвы живут и развиваются многие века и даже тысячелетия. Но в их неспешную жизнь властно вмешался человек. Интенсивная эксплуатация почв вынуждает их жить в непрерывном ускоренном режиме, с которым они часто не могут справиться.

В 1900 году на Всемирной выставке в Париже у павильона Российской империи на высоком постаменте красовался громадный черный кубический монолит из Воронежской губернии, каждая грань которого составляла 1,1 м. Усиление процессов эрозии привело к тому, что ныне найти такой чернозем чрезвычайно трудно во всей Центрально-Черноземной зоне.

Актуальность рассматриваемой нами темы заключается в том, что ценность почвы определяется не только ее значением для производства продуктов питания и сырья для промышленности, но и той великой экологической ролью, которую играет почва в жизни биосферы. Через почвенный покров суши идут сложнейшие процессы обмена веществом и энергией между земной корой, атмосферой, гидросферой и всеми живущими в почве организмами.

Цель:

Исследовать почву пришкольного участка на наличие тяжелых металлов (железа, меди, свинца) и кислотность, сравнить результаты исследования с контрольным участком за городом.

Задачи:

1.Провести отбор проб почвы и определить содержание тяжелых металлов и кислотность.

2. Сделать выводы о причинах загрязнения почв тяжелыми металлами.

3.Изучить и проанализировать литературу о влиянии на живые организмы тяжелых металлов.

Объекты исследования: два участка – на территории школы: 1 – прилегающий к стадиону (не обрабатывается), 2 –перед школой (выращиваются цветы); 3 – на территории удаленной от города на 25 км и от автотрассы на 2,5 км – деревня.

Методы: 1) Работа с литературой. 2) Сбор материалов. 3) Химический эксперимент. Гипотеза: я считаю, что почвы пришкольного участка содержат тяжелые металлы.

2. Источники загрязнения почвы .

Проблема загрязнения окружающей среды является одной из главных проблем современности. В настоящее время в биосферу поступает свыше 500 тыс. разновидностей химических веществ – продуктов хозяйственной деятельности человека, большая часть которых накапливается в почве. Среди загрязнителей значительное место занимают тяжелые металлы. Тяжелые металлы – группа химических элементов, имеющих плотность 5 г/см3, с относительной массой более 40. Они включают в себя более 40 элементов периодической системы Д.И. Менделеева: свинец (Pb), цинк (Zn), кадмий (Cd), ртуть (Hg), молибден (Mo), марганец (Mn), никель (Ni), олово (Sn), кобальт (Co), медь (Cu) и др. [4]

Как попадают в почву тяжелые металлы?

Почва служит конечным накопителем токсичных веществ. Она повсеместно загрязняется ядовитыми компонентами выхлопных газов транспортных двигателей, нефтью, смазочными материалами, обмывочными водами, металлической и синтетической пылью. Человек загрязняет почву как за счет промышленных и бытовых отходов, а также в результате внесения в почву пестицидов и минеральных удобрений.

В связи с наличием на территории г. Старый Оскол крупного металлургического производства наблюдается технологическое увеличение фона на больших территориях значительной группой тяжелых металлов, их накопление во всех компонентах природной среды.

Для города Старый Оскол характерно интенсивное загрязнение газообразными и твердыми выбросами промышленных предприятий города; высокая пылевая нагрузка от добычи железной руды открытым способом. Загрязнение воздушного бассейна дает ОЭМК (до 70% выбросов), цементный завод(15%), СГОК, ЛГОК(5%), автотранспорт , механический завод и другие . Загрязнение почв тяжелыми металлами сильное с повышением фона местами в 5-10 раз. [2]

3. Методика выполнения исследования.

3.1.Отбор проб почвы и подготовка к химическому Загрязнения почв тяжелыми металлами курсоваяанализу.

Наша школа находится в микрорайоне Юбилейный рядом с проезжей частью. Это оживленная улица с большим потоком легкового и грузового транспорта. Образцы почв отбирались с трех участков, отличающихся по видам агротехнической обработки и по расположению относительно оживленной автотрассы.

Для проведения химического анализа отбираем почву методом конверта с глубины 10см, так как именно в верхнем ее горизонте накапливаются тяжелые металлы. Рекомендуется взять участок площадью 100 м2 (10×10м). Берем средние пробы почвы из 5-8 индивидуальных проб, взятых в различных точках участка. На практике для отбора почвенных образцов часто используют метод “конверта”, т.е. в каждой из пяти точек, как указано на рисунке, необходимо взять образец почвы с помощью лопатки, а затем смешать эти 5 индивидуальных образцов, и полученный средний образец использовать для проведения исследования. [1]

        Затем почву высушиваем. Измельченный материал тщательно перемешиваем и рассыпаем тонким ровным слоем в виде квадрата, разделяя его на четыре сектора. Содержимое двух противоположных секторов отбрасываем, а два оставшихся снова смешиваем.

         После многократных повторений оставшуюся пробу высушиваем в хорошо проветриваемом помещении или сушильном шкафу при 30-40C, рассыпав тонким слоем на кальке, а затем измельчаем в ступке и просеиваем через сито.

        3.2. Приготовление вытяжки.

         Почвенный раствор готовим за два дня до практического занятия следующим образом.   Сухую измельченную почву заливаем 1 М раствором азотной кислоты (10г почвы на 50 мл кислоты) и оставляем на сутки, потом смесь фильтруем и упариваем фильтрат до необходимого объема.

         Для определения содержания тяжелых металлов в почвенной вытяжке необходимо знание качественных реакций на ионы данных металлов

3.3. Качественное обнаружение ионов железа Fe3+.

а) Раствор содержащий ионы железа Fe3+., образует с раствором гексацианоферрата (ΙΙ) калия K4[Fe(CN)6] (желтая кровяная соль) темно-синий осадок берлинской лазури:

Fe3+ + [Fe (CN)6]4- = Fe[Fe(CN)6]

б) Ионы железа Fe3+ образуют с растворами роданида калия или аммония окрашенный в в кроваво-красный цвет роданид железа (ΙΙΙ) Fe(SCN)3

В две пробирки внесла по 2 мл вытяжки. В первую налила 1 мл раствора желтой кровяной соли, во вторую – 10% раствор роданида калия. Появившееся синее окрашивание в первой и красное во второй свидетельствуют о наличии в почве соединений железа.

3.4. Качественное обнаружение ионов свинца Pb2+.

а)При взаимодействии ионов свинца с раствором иодида калия образуется желтый осадок иодида свинца

Pb2+ +2 J = PbJ2

б) Растворы едких щелочей осаждают из растворов, содержащих ионы свинца, белый осадок гидроксида свинца Pb(OH)2

В две пробы по 2 мл добавляют 3% раствор иодида калия, а во вторую щелочь гидроксид калия. Если в первой выпал желтый осадок, а во второй – белый, то в растворе присутствуют соединения свинца.

3.5. Качественное обнаружение ионов меди Cu2+

а) При добавлении аммиака к растворам солей меди выпадает зеленый осадок, растворимый в избытке аммиака с образованием ионов [Cu(NH3)4]2+, окрашенных в интенсивно-синий цвет.

б) При добавлении щелочи в раствор с ионами меди образуется нерастворимое основание гидроксид меди Cu(ОН)2 окрашенный в синий цвет.

В две пробирки налила по 2 мл фильтрата. В первую добавила раствор аммиака NH3•H2O, а во вторую – щелочь. Появление синего окрашивания в обоих пробирках свидетельствует о наличии ионов меди.

3.6 Определение кислотности почвы.

Для этого необходимы:  контрольная шкала образцов окраски растворов, раствор универсального индикатора, пипетка — капельница (0, 10 мл), пробирка с меткой «5 мл».

     1. В пробирку наливаем 5 мл ( до метки) почвенного раствора.

     2. Добавляем в пробирку  пипеткой — капельницей 4-5 капель (около 0.10 мл) раствора универсального индикатора.

     3. Содержимое пробирки перемешиваем, покачивая ее.

     4.Окраску раствора сразу же сравниваем с контрольной школой, выбирая ближайший по характеру окраски образец шкалы.

3.7. Результаты исследования .

Таблица 1

Железо

Медь

Свинец

рН

K4[Fe(CN)6]3

КSCN

NH3•H2O

КОН

KJ

KOH

Участок перед школой

Появление синей окраски

Появление красной окраски

Синий цвет

Синий цвет

Желтый

Белый

8



Участок на стадионе

Появление синей окраски

Появление красной окраски

Слабый желтый

Слабый белый

8

Участок в деревне

Небольшое появление синей окраски

Небольшое появление красной окраски



7

По данным исследований СЭС среднее фоновое значение концентрации металлов в Северо-Восточной части города: Pb — 41 мг/кг, Fe — 53 мг/кг, Сu — 5 мг/кг, что говорит о загрязнении территории данного района примерно в полтора раза.

5. Влияние тяжелых металлов на живые организмы.

Поскольку задачей моего исследования является определение содержания в почвах таких металлов, как РЬ, Сu, Fe , то следует рассмотреть их биологическую роль и токсичность.

Железо по распространенности в природе занимает четвертое место, поэтому его содержание в почвах особенно велико. Зеленым растениям железо необходимо для образования хлорофилла, синтеза углеводов (фотосинтез).

Человек получает железо в основном с продуктами питания. При дефиците железа в организме назначают железосодержащие препараты. Однако в организме может накапливаться железо, провоцируя быстро распространяющееся заболевание –гемохроматоз(накопление идет в печени, поджелудочной железе, сердце). К симптомам гемохроматоза относятся снижение веса, слабость, изменение оттенка кожи, боль в желудке, вспышки диабета. Исследователи установили, что люди с повышенным содержанием железа в организме более подвержены риску инфекций, некоторых видов рака и сердечных заболеваний. Медь занимает особое место в жизни растений. Она играет значительную роль в некоторых физиологических процессах – фотосинтезе, дыхании, перераспределении углеводов, восстановлении и фиксации азота, метаболизме протеинов и клеточных стенок. Однако в избыточных дозах медь – сильнейший оксидант.

Чрезмерное поглощение меди человеком приводит к болезни Вильсона, при которой избыток элемента откладывается в мозговой ткани, коже, печени, поджелудочной железе и миокарде. Медь относят к группе высокотоксичных металлов. Ионы меди способны блокировать ферменты и нарушать их каталитическую функцию. Медь в организме играет важную роль в поддержании нормального состава крови, т.к. активизирует железо печени для образования гемоглобина.

При отравлении медью появляются симптомы: расстройство ЦНС, печени и почек, поражение зубов и слизистой рта, гастриты, язвенная болезнь желудка, снижение иммунобиологической реактивности, разрушаются эритроциты. При малых концентрациях возможны анемия и заболевания костной ткани. Избыток меди может вызвать желтуху.

Свинец. Все растворимые соединения этого элемента ядовиты. Поступая даже в малых порциях в организм, свинец задерживается в нём и постепенно замещает кальций, который входит в состав костей. Это приводит к хроническим заболеваниям. Испанский художник Ф. Гойя часто использовал в живописи свинцовые белила для получения любимых серых тонов. И он тяжело болел. Его изнуряли припадки, галлюцинации, был разбит параличом.

При отравлении свинцом появляются симптомы: поражения дёсен, заболевания почек, сосудов и ЦНС, головные боли, головокружение, повышение внутричерепного давления, блокируется синтез гемоглобина. [1]

Токсическое действие металлов на растения проявляется в угнетении роста, снижении биологической продуктивности, хлорозах и нейрозах. При атмосферном загрязнении металлами могут наблюдаться морфологические изменения у растений: мелколистность, морщинистость, искривление листовых пластинок, сокращение междоузлий и др., морфологическая изменчивость долей цветка.

Подвергаться воздействию тяжёлых металлов мы можем, вдыхая загрязненный воздух , контактируя с загрязнёнными почвами, употребляя загрязнённые пищевые продукты и питьевую воду.

Чтобы снизить воздействие тяжелых металлов, необходимо употреблять в пищу продукты, содержащие пектин. Пектин обладает уникальными свойствами – способностью образовывать комплексы с тяжелыми и радиоактивными элементами и выводить их из организма. Пектиновые вещества, содержащиеся в плодах яблок и корнеплодах красной свеклы. Такие лакомства, как мармелад и фруктовое желе, содержат пектин, вещество, являющееся желеобразным углеводом, способным выводить из организма свинец.

6.ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Проведенная исследовательская работа подтвердила мою гипотезу о загрязнении почвы пришкольного участка тяжелыми металлами. Использовать такую почву для выращивания сельскохозяйственных растений нельзя. Наиболее загрязненные участки почвы – у дорог. Поэтому нужно убедить учащихся и население, что нельзя собирать у дороги лекарственные растения, грибы, ягоды. Желательно иметь лесополосы (ель, сосна) вдоль автомобильных дорог.

Такие исследования необходимо проводить, чтобы следить за изменением почвы и разрабатывать мероприятия, предотвращающие ее загрязнение.

Ценность этой работы заключается в изучении воздействия техногенных процессов на окружающую среду, чтобы осуществить прогноз ожидаемых изменений и при необходимости дать рекомендации для исправления уже имеющихся отрицательных последствий антропогенного воздействия на биосферу.

Остается надеяться, что здравый смысл возобладает над индустриальным азартом, и удастся остановить массовое загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, негативно влияющими на биохимические процессы живых организмов.

Список использованной литературы:

Бочкарева Н.Ф. Экология России. 8-9 классы. – Калуга: Золотая аллея, 1997 стр. 97

Интернет — ресурсы

Петин А.Н. Экология Белгородской области – М.: Изд-во МГУ, 2002.-288 стр. 121

Савина Л.А. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Химия. М.:АСТ, 1996. стр. 119 (Медь), стр.169 (свинец), стр. 155 (железо).

Трифонов Д.И., Трифонов В.Д. Как были открыты химические элементы: Пособие для учащихся. М.: Просвещение, 1980. стр.22 (медь), стр. 24 (свинец), стр.26








sitemap
sitemap