ГБПОУ «Первый Московский Образовательный Комплекс»
СП «Средняя общеобразовательная школа»
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
Исследование общей химической токсичности окружающей среды методом биотестирования снега
Выполнили:
Иванова Анна Андреевна,
учащаяся 9 класса
ГБПОУ «1-й МОК»,
Каплунова Екатерина Дмитриевна,
учащаяся 9 класса
ГБПОУ «1-й МОК»,
Научный руководитель:
Пронина Любовь Ивановна,
учитель химии
ГБПОУ «1-й МОК»
Москва 2016
Содержание
Введение
Основная часть
2.1.Обоснование темы и выбор метода исследования.
2.2. Анализ талого снега.
2.3. Наблюдение за растениями.
2.4. Выводы.
3. Заключение
4. Источники
5. Приложения
Аннотация
В данной работе исследуются пробы снега, взятые в разных местах микрорайона Северное Медведково СВАО, с помощью методов аналитической химии (на содержание ионов железа, свинца, сульфат-, хлорид- ионов); и биотестирования (анализируется влияние противогололёдного реагента на рост и развитие травянистых растений). Выдвигаются предложения использовать опыт других стран в устранении льда на дорогах без использования химических реактивов.
Цель работы: исследование общей химической токсичности окружающей среды на примере снега, содержащего противогололёдный реагент, в жилом массиве Северного Медведкова СВАО г. Москвы. Проанализировать влияние реагента на травянистые растения.
Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:
1.Провести литературно – архивное исследование по теме.
Выбрать доступную методику для выполнения работы.
3.Провести исследование токсичности талого снега методом биотестирования.
4.Проанализировать результаты проведённого исследования.
5.Провести опыт на растительном материале.
6.Сделать вывод о степени токсичности окружающей среды в Северном Медведкове по результатам исследования.
Гипотеза: противогололёдный реагент, содержащийся в талом снеге, негативно влияет на рост и развитие растений.
Предмет исследования: состояние окружающей среды в Северном Медведкове СВАО г. Москвы.
Объект исследования: снег, взятый с разных участков жилой части района.
В ходе выполнения работы были использованы следующие научные методы: экспериментальный, метод архивных разработок, метод наблюдений, логический.
ВВЕДЕНИЕ
С давних пор люди борются с гололёдом, придумывая всё более новые и, зачастую, вредные способы борьбы с ним. Одним из них является антигололедный реагент, который попадает на обочины дорого и газоны, а после- с талой водой в почву, в которой растут растения.
В ходе зимней уборки объектов дорожного хозяйства в Москве в целях снегоочистки и ликвидации зимней скользкости ежегодно используется более 380 тысяч тонн противогололедных реагентов, которые оказывают влияние на жизнь и здоровье граждан, состояние окружающей среды, в том числе на животных, растения, почву, водные объекты, состояние объектов дорожного хозяйства и связанных с ними гидротехнических и других коммуникаций.
2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
2.1.Обоснование темы и выбор метода исследования.
Такая сложная среда, как мегаполис, изменяет практически все компоненты экосистемы, в том числе и атмосферный воздух, воду, почву, снег.
При исследовании литературно – архивных материалов были определены основные источники поступления веществ - загрязнителей в окружающую среду. К ним относятся, в первую очередь, предприятия округа: завод железобетонных конструкций, шарикоподшипниковый завод, также определенный вклад в загрязнение окружающей среды привносит ТЭЦ «Северная». Предприятия расположены в городской черте рядом с жилой застройкой. Всё больше становится автотранспорта на дорогах. Он является источником поступления в окружающую среду оксида углерода, углеводородов по бензину, керосину, диоксида азота, сажи, диоксида серы, свинца. В настоящее время в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания обнаружено около 1200 компонентов.
Противогололёдные смеси, которыми зимой посыпают дороги, являются источниками пыли, а так же могут содержать и вредные, токсичные вещества.
На дорогах применяют различные противогололедные смеси. В их состав входят: калий хлор, натрий хлор. Чтобы при низких температурах плавить лед, используется жидкий реагент на основе кальция.
Большая часть выбрасываемых в окружающую среду веществ – газообразных, в виде пыли или аэрозолей - в зимнее время адсорбируются снежным покровом. Исследования снега могут включать оценку запылённости воздуха, загрязнения тяжёлыми металлами, нитратами, сульфатами, хлоридами, органическими веществами. Поэтому снег, как и вода, может являться индикатором загрязнённости окружающей среды
Для исследования снега как индикатора загрязнения окружающей среды нами был выбран метод, который соответствовал следующим требованиям:
а) простота выполнения, б) наглядность,
в) убедительность, г) непродолжительность по времени.
Мы использовали в своей работе рекомендации, предлагаемые авторами Мансуровой С.Е. и Кокуевой Г.Н. в школьном практикуме «Следим за окружающей средой нашего города»[6]. Данная методика оказалась наиболее доступной и интересной и способствовала решению задач исследования.
В соответствии с этой методикой проведено исследование снега на общую химическую токсичность методом биотестирования.
Под биотестированием обычно понимают процедуру установления токсичности среды с помощью тест - объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест - объектов.
Вредные вещества, выбрасываемые промышленными предприятиями в атмосферу, противогололёдные реагенты, автомобильные выхлопы и др. накапливаются в снегу и с талыми водами поступают в открытые и подземные водоёмы, загрязняя их. Таким образом, исследуя влияние талой воды, полученной из загрязнённого снега, на живые организмы - тест - объекты, можно составить представление об общей химической токсичности окружающей среды для живых организмов, в том числе, и для человека.
2.2 Анализ талого снега
Образцы снега собраны в нескольких местах:
Проба 1-чистый снег со сквера - ул. Сухонская (приложение 1 фото 1).
Проба 2-снег с дворовой территории (газон), обработанной сухим реагентом - солью (приложение 1 фото 2).
Проба 3 - образец с проезжей части улицы Широкая, обработанной жидким реагентом (приложение 1 фото 3).
С помощью лакмусовых бумажек, мы определили среду реакции талого снега с реагентами: она везде оказалась слабо - щелочной (приложение 1фото 4, 5,6). Результаты органолептических анализов представлены в приложении2 табл.1 и приложение1 фото 8,9,10.Как видно из таблицы, проба №1 почти ничем не отличается от обычной воды. Наиболее загрязненный образец под номером 3 .
После этого мы провели эксперименты на содержание некоторых ионов в школьной химической лаборатории (приложение 2 табл.2, приложение 1фото 8, 9.10).
Были использованы реактивы: йодид калия, нитрат серебра, хлорид бария, карбонат натрия, красная кровяная соль, желтая кровяная соль.
После отбора проб осадков определенными реакциями определим ионы SО42- , Pb2+,Fe2+,Fe3+,Cl-.
Частные реакции сульфат - аниона S042-.
1. Хлорид бария ВаС12 образует с анионом SО42- белый осадок BaSО4;
ВаС12 + H2SО4 → BaSО4 ↓ + HC1;
Ba2+ + SО42- → BaSО4↓ (приложение1 фото 9).
2. Нитрат серебра AgNО3 при взаимодействии с анионом SО42- в концентрированных растворах образует белый осадок сульфата серебра AgSО4, растворимый в азотной кислоте:
Na2SО4 + 2AgNО3 → Ag2SО4↓ + 2NaNО3; SО42-+2Ag+ → Ag2SО4↓
Условия проведения опыта.
1. Реакцию образования BaSО4 можно проводить как в нейтральных, так и в кислых средах (рН ≤ 7).
2. Осадок AgSО4 будет выпадать только из концентрированных растворов (растворимость AgSO4 = 2,6 * 10 моль/к).
Частные реакции карбонат - аниона СОз2-.
1. Хлорид бария ВаСI2 осаждает анион СОз2-, образуется белый осадок карбоната бария, растворимый в кислотах (кроме серной кислоты):
ВаС12+ Na2CО3 → 2NaCl + BaCО3↓; Ва2+ + СОз2- → ВаСО3↓.
2.Нитрат серебра AgNО3 образует с анионом СОз2- белый осадок, растворимый в кислотах (кроме НCI):
2AgNO3+ Na2CO3 → Ag2CO3 + 2NaNО3
3.Кислоты разлагают соли угольной кислоты с выделением оксида углерода (IV) Na2CО3 + 2HC1 → 2NaCl + Н2СОэ
Оксид углерода можно обнаружить известковой водой (насыщенный раствор Са(ОН)2): Са(ОН)2 + СО2 → Н2СОэ + Н2О
Определение ионов Fe общего (Fe+3и Fe+2).
1.В пробирку налить 5 мл анализируемой воды.
2.Добавить несколько крупинок надсернокислого калия и перемешать (Fe2+
окислится до Fe3+).
3.Добавить 1 мерник кислого сернокислого калия, перемешать.
4.Добавить 10 капель 10%-ного роданистого аммония, взболтать.
5.Калориметрировать через 3 минуты, сверху.
Или можно воспользоваться желтой кровяной солью и красной кровяной солью:
4Fe3+ = 3(Fe(CN)64- = Fe4(Fe(CN)6)3 берлинская лазурь
3Fe2+ + 2(Fe(CN)6)3- = Fe3(Fe(CN)6)2 турнбулева синь
Но так как в пробирках ничего не произошло, то мы делаем вывод,что ионов железа нет.
Качественная реакция на ион свинца.
1.Карбонат натрия Na2CO3, взаимодействуя с ионом свинца Pb2+, образует творожистый осадок белого цвета(приложение 1 фото 10):
Na2CO3+PbSO4→Na2SO4+PbCO3↓; Pb2++CO32-→PbCO3
2.Йодид калия KI, взаимодействуя с ионом свинца Pb2+, образует осадок желтого цвета(приложение 1 фото 11):
2KI+PbSO4→PbI2+K2SO4; Pb2++ 2I-→ PbI2
Проделав качественную реакцию на сульфат-ион, мы убедились в том, что он присутствует, но в малом количестве. Хлорид-ион также присутствует, а ионов железа мы не обнаружили. Зато мы нашли ион свинца (тяжёлого металла и опасного для человека и растений) в образце 3 . Мы можем сделать вывод, что наличие соединений свинца обусловлено большим автомобильным движением по улицам района
2.2 Наблюдение за растениями
В качестве тест – объекта использовались проростки семян гороха. Это растение относится к семейству двудольных, имеет стержневой хорошо развитый главный корень и удобные для измерения боковые корни, что позволяет проследить динамику развития проростков в зависимости от степени загрязнённости снега.
В каждую пробу талой воды мы поместили семена гороха. Для исследования были отобраны проросшие горошины, с корнями одной длинны и проклюнувшимися ростками. Образец №4 – контрольный (водопроводная вода).
Наблюдали за их ростом в течение 5 дней (Приложение1фото12-15), (приложение 2 таблица 3).
Сначала все образцы были на одной стадии развития. Но после нескольких дней их роста мы увидели, что образец 3 стал отставать в развитии от 1 и 2. Они были более бледного цвета и скорость роста была заметно меньше. Длина корня почти не увеличивалась.
Через 5 дней образец 1 выглядел лучше всего: у него хорошо развилась корневая система (появились боковые корни), росток был самым длинным и толстым среди остальных. Цвет зелёный. Образец 2 отставал от 1, но рос и развивался достаточно не плохо. А вот образец 3 завял.
Выводы: После проделанной работы мы можем сделать следующие выводы -Самый чистый снег оказался на аллее (ул.Сухонская).
-Самый грязный снег находится на обочинах дорог и непосредственно на самой дороге (ул. Широкая).
На основе эксперимента мы убедились, что вследствие загрязнённости снега реагентом и другими веществами (машинное масло, антифриз, незамерзающая жидкость, тосол, бензин), растения плохо развиваются и их жизнеспособность понижается.
Наша гипотеза подтвердилась: современный противогололёдныйреагент и примеси, содержащийся в талом снеге, которым посыпают улицы нашего города, негативно влияет на рост и развитие растений.
Практическое значение проведённого исследования:
1.Результаты исследования могут послужить сигналом для проведения рекреационных мер и восстановления экологического благополучия Северного Медведкова.
2. Полученные данные могут быть использованы для практических рекомендаций жителям района.
Работа была выполнена в январе 2016 года.
Литература
1.Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьева А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии, М., АО МДС, 1996.
2. Википедия«биотестирование».
3.Вронский В.А. Антропогенные загрязнения атмосферы и растения. Биология в школе, 1992, № 3-4.
4. Горышина Т.К. Растение в городе. Л., Издательство ЛГУ, 1991.
5. Интернет-издание «Московское Время» Барановская Светлана.2013г.
6. Мансурова С.Е., Кокуева Г.Н. Следим за окружающей средой нашего города: 9-11 кл.: Школьный практикум.
7.Материалы с сайта Департамента природопользования и охраны окружающей среды города Москвы (Мосприрода) Правительства Москвы
8. МОСКВА, 13 авг. 2014 - РИА Новости.
9.Стройка.ru
День
Приложение 1 Фотографии: пробы снега
1 2 3
[pic]
Среда реакции (рН)
4 5 6
[pic] [pic] [pic]
7
[pic]
8. качественная реакция на сульфат-ион
[pic]
9 [pic] качественная реакция на ион свинца, признак реакции- белый осадок
10 качественная реакция на ион свинца, признак реакции- выпадение жёлтого осадка [pic]
Ростки гороха
11 [pic]
12 [pic] 13 14 [pic] [pic]
15 [pic]
Приложение 2.Таблица 1. Среда реакции и органолептические показатели
Таблица 2. Качественные реакции на ионы
Таблица 3. Тест – объекты( образец 4 – водопроводная вода)
44;20
Цвет ростка
1
Желто-зелёный
Зеленый
Зеленый
Зеленый
Зеленый-зеленый
2
Желто-зелёный
Зеленый
Зеленый
Зеленый
Зеленый
3
Желто-зелёный
Желтый
Бледно-желтый
-
-
4
Желто-зелёный
Зеленый
Зеленый
Зеленый
Зеленый
Общий вид
1
Живой, растущий
Живой, появились боковые корни
Развивающийся, тургий, здоровый
Тургий, здоровый и растущий
2
живой
живой
нормальный
Растет медленно
3
Не растет
вялый
Мертвый, засох
-
4
Живой, растущий
Живой, появились боковые корни
Развивающийся здоровый
Тургий, здоровый и растущий
