Дом  ->  Квартира и дача  | Автор: | Добавлено: 2015-03-23

Влияние выхлопов транспорта на кислотность почв города Сургута

В работе исследована кислотность почвы на приусадебных участках в различных дачных кооперативах города Сургута, в определенной удаленности от источников атмосферного загрязнения (аэропорта и автомобильных дорог). Для этого учащиеся ознакомились с информационными источниками по данному вопросу, провели наблюдения за сорными растениями - индикаторами, растущими на приусадебных участках, в городе Сургуте, занесли результаты в таблицу. Пришли к выводу, что на приусадебных участках, отдаленных на различных расстояниях от источника атмосферного загрязнения растут растения - индикаторы, при определенной кислотности почвы. Что доказывает влияние загрязнения от выхлопов транспорта на кислотность почвы на приусадебных участках в городе Сургуте.

Выяснили, что в районе аэропорта, вблизи дороги с большим количеством движения автомобилей, растут сорные растения – индикаторы, показывающие повышенную кислотность почвы, что влияет на хорошие показатели плодородия почвы, в отличие от других участках.

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Человечество выращивает основные продукты питания, используя почвенный покров Земли и стараясь собрать как можно больше зерна, овощей, фруктов, высококачественных кормовых культур с каждого гектара плодородных земель. Но плодородие почвы неуклонно падает, а площадь, занимаемая на Земле почвами, пригодными для земледелия, постоянно уменьшается. В последние десятилетия человек стал причиной быстрой деградации почв, хотя потери почв имели место на протяжении всей человеческой истории. Многие почвы перешли в разряд непригодных бросовых земель, восстановление которых или невозможно, или слишком дорого. Почва является наиболее чувствительной к антропогенному воздействию.

Для характеристики почв существуют специальные методы мониторинга почв. В этой работе мы изучили методы диагностики почв, которые можно использовать на приусадебных участках для определения характеристики почвенного покрова, который влияет на урожайность растений, выяснили влияние выхлопов транспорта на кислотность почвы.

Цель нашего исследования: изучить кислотность почв дачных участков в городе Сургуте, удаленных на разном расстоянии от источников атмосферного загрязнения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить и проанализировать литературу по данной теме.

2. Определить участки, на которых будет проходить мониторинг.

3. Определить способы определения кислотности почв.

4. Провести наблюдение за растениями- индикаторами.

5. Выяснить, влияет ли место нахождения дачных участков на кислотность почвы.

6. Сделать выводы о зависимости кислотности почв от источников атмосферного загрязнения.

7. Представить результаты исследований с помощью информационных технологий.

Методы исследования: анализ информации, обобщение и систематизация полученных сведений, анализ наблюдений.

Объект исследования: сорные растения - индикаторы.

Предметом исследования является: почва на различных дачных участках города Сургута.

Структура исследования: работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка информационных источников.

Практическая значимость: В ходе работы учащиеся проводили наблюдения, что позволило им приобщиться к самостоятельным исследованиям. Материалы полученных наблюдений могут быть использованы на уроках экологии, биологии, на занятиях элективных курсов, во внеклассной работе по предмету. Результаты исследования в качестве рекомендации полезны людям, занимающимся приусадебным и дачным хозяйством. Проведенная работа имеет большой воспитательный потенциал, так как прививает любовь к родному краю, природе, учит ее беречь.

В нашей работе мы опирались на труды Воронкова Н. А, группы ученых под руководством В. А Филова, Маслова Г. В. , Зайкова Г. В. , Рубайло В. Л. и других авторов. Были проанализированы статьи журналов «Биология в школе» и справочники, где рассматривались вопросы экологии. Для выполнения практической части изучен материал Т. Я. Ашимкиной. Данные по Ханты – Мансийскому округу рассмотрены в книги: «Экология Ханты – Мансийского округа».

Глава 1. Воздействие выхлопов транспорта

При недостаточно продуманном антропогенном воздействии и нарушении сбалансированных природных экологических связей в почвах быстро развиваются нежелательные процессы минерализации гумуса, повышается кислотность или щелочность, усиливается накопление солей – все это резко ухудшает свойства почвы, а в предельных случаях приводит к локальному разрушению почвенного покрова. Высокая чувствительность, уязвимость почвенного покрова, обусловлена ограниченной буферностью и устойчивостью почв к воздействию сил, не свойственных ему в экологическом отношении.

Все в более широких масштабах проявляется загрязнение почвы тяжелыми металлами, усиливается влияние азотной и серной кислот техногенного происхождения, ведущие к формированию техногенных пустынь в местах большого количества транспорта.

В загрязнение природы вносят свой вклад автомобили, работающие на бензине, затем самолеты, автомобили с дизельными двигателями. К основным загрязняющим веществам, которые выбрасывает в атмосферу транспорт, относятся оксид углерода, углеводороды и оксиды азота. Хотя суммарный выброс загрязняющих веществ, двигателями самолетов сравнительно невелик, в районе аэропорта эти выбросы вносят определяющий вклад в загрязнение среды. К тому же турбореактивные двигатели (так же как дизельные) при посадке и взлете выбрасывают хорошо заметный на глаз шлейф дыма. Значительное количество примесей в аэропорту выбрасывают и наземные передвижные средства, подъезжающие и отъезжающие автомобили. Особое беспокойство вызывает большое количество оксидов азота, выделяемых авиадвигателями во время полетов на высоте 10-12 км. Подвергаясь там фотохимическим реакциям, этот газ образует озон, порождающий парниковый эффект. На уровне Земли 1 грамм газа по воздействию втрое превосходит то же количество углекислого газа, а в верхних слоях атмосферы в 335 раз больше. В первую очередь это связано с более низкими температурами верхней атмосферы, замедляющими химические реакции.

Согласно полученным оценкам, в среднем около 42 % общего расхода топлива тратится на выруливание самолета к взлетно-посадочной полосе перед взлетом и на заруливание с взлетно-посадочной полосы после посадки (по времени в среднем около 22 мин). При этом доля несгоревшего и выброшенного в атмосферу топлива при рулении намного больше, чем в полете.

Глава 2. Кислотные осадки

В естественной природе осадки сами по себе имеют небольшую кислотность по причине присутствия в атмосфере оксидов азота, углекислого газа и сернистых газов. Но за двести с лишним лет глобальной индустриализации количество этих и других газов значительно выросло. Выбросами двуокиси углерода главным загрязнителем является автомобильный транспорт. При горении топлива, вследствие высокой температуры, азот воздуха окисляется с образованием оксидов азота, количество которых зависит от особенностей процесса горения в технологическом цикле. А вот количество сернистых газов зависит главным образом от доли серы в топливе. Попадая в атмосферу, оксиды азота и серы становятся составными компонентами неорганических кислот, например, азотной, сернистой и серной.

С попаданием в атмосферу соединений серы и азота непосредственно связано выпадение кислотных осадков. Двуокись серы и окислы азота в воздухе соединяются с парами воды. Затем вместе с парами воды выпадают на землю в виде разбавленных серной и азотной кислот. Такие осадки резко нарушают нормы кислотности почвы, ухудшают водообмен растений, способствуют высыханию лесов, особенно хвойных растений.

Основной вред от кислотных осадков наблюдается в результате их постепенного, систематического влияния на окружающую среду. В местах, где промышленное производство приводит к повышению кислотности осадков, может наблюдаться снижение урожайности сельскохозяйственных культур на 20-30%. Особую опасность представляют кислотные осадки для непроточных озёр. Вода испаряется с поверхности водоёмов, т. е. практически в чистом виде. Но на смену этой воде выпадают осадки, которые содержат повышенное количество кислот. В результате кислотность воды в таких озёрах постепенно повышается, что ведёт к вымиранию многих видов живых организмов. Однако промышленные выбросы далеко не всегда оказывают своё вредное воздействие в том месте, где они непосредственно попадают в атмосферу. Подкисляющие газы могут перемещаться на огромные расстояния и выпадать в тех местах, где нет крупных промышленных производств. Например, многие леса в Канаде, Швеции, Норвегии, Финляндии страдают от кислотных осадков, которые приносятся воздушными потоками из других государств.

Кислотные осадки оказывают влияние на состояние здоровья людей и жизнедеятельность живых организмов. Несмотря на то, что кислотный дождь или туман может непосредственно повреждать ткани растений, его наиболее опасное действие наступает как серия постепенных критических нарушений, которые нельзя просто так увидеть. И основным пострадавшим от подкисления является почва, со всеми вытекающими последствиями для тех, кто на этой почве растёт, кто живёт в почве и кто благодаря почве получает продукты питания. Когда кислота попадает в почву на протяжении многих десятилетий, она приводит к удалению запасов кальция и магния, что рано или поздно приведёт к снижению питания растений этим компонентом. Но и это ещё не самое страшное. Сам по себе кальций является элементом, который выравнивает кислотность. А при постоянном попадании кислоты в почвенный профиль, запас кальция снижается, так как он вступает в реакцию с каждой новой порцией кислоты, нейтрализуя её. Но запасы кальция в почве не пополняются, а кислотные осадки продолжают поступать. Когда запас кальция истощается, кислотность почвы резко подскакивает, что помимо непосредственного отрицательного влияния на организмы приводит к ещё одному губительному изменению - освобождению алюминия из минеральной основы почвы. Алюминий, который находится в минералах в связанном состоянии, биологически пассивен. Но как только он освобождается под воздействием кислой среды и становится подвижным, то становится ядом для растений и почвенных живых организмов.

Глава 3. Кислотность почвы.

Если вы хотите, чтобы растения на даче хорошо росли, цвели и плодоносили, вам просто жизненно необходимо знать, что есть такой параметр, как кислотность почвы. От ее уровня зависит многое. Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие плодово-ягодных, овощных и цветочных культур, а так же и на развитие почвенных микроорганизмов, на скорость и направленность происходящих в ней химических и биохимических процессов.

Все почвы делят на сильнокислые, среднекислые, слабокислые, близкие к нейтральным, нейтральные, слабощелочные, щелочные и сильнощелочные. Приведенная классификация характеризуется величиной рН. В природных условиях рН почвенного раствора колеблется от 3 (в сфагновых торфах) до 10 (в солонцовых почвах). Чаще всего кислотность не выходит за пределы 4-8. Кислые почвы занимают в нашей стране значительные площади.

Различают два основных вида почвенной кислотности - актуальную и потенциальную. Актуальная (активная) кислотность - кислотность почвенного раствора. Такую кислотность определяют в водной вытяжке из почв. Актуальная кислотность оказывает непосредственное влияние на корни растений и почвенные микроорганизмы. Потенциальная (скрытая) кислотность почвы обусловлена наличием поглощенных ионов водорода в почвенном поглощающем комплексе. Поглощенные ионы водорода не вытесняются водой, они могут быть вытеснены лишь при воздействии на почву катионов растворенных солей. В зависимости от того, с помощью каких именно солей поглощенные ионы водорода вытесняются в раствор, потенциальная кислотность делится на обменную и гидролитическую. Та часть поглощенных ионов водорода, которая может быть вытеснена и извлечена из почвы в виде кислот при взаимодействии нейтральных солей, называется обменной кислотностью. Потенциальная кислотность, определяемая путем обработки почвы раствором гидролитически щелочных солей, получила название гидролитической кислотности. Величина гидролитической кислотности больше обменной. Для большинства почв рН водной вытяжки несколько выше (а определяемая при этом кислотность ниже), чем величина рН солевой вытяжки, так как в солевую вытяжку переходят ионы водорода, находящиеся не только в почвенном растворе, но и в поглощенном состоянии.

В основном представителям флоры нужны нейтральные, слабощелочные и слабокислые почвы. Другие далеко не так «популярны». Сильнокислые подходят очень немногим растениям - ведь полезные бактерии, усваивающие и накапливающие необходимый для растений азот, в них погибают и о хорошем урожае речь уже не идет.

Глава 4. Методы определения кислотности почв

Кислотность почвы можно определить различными способами. Один из них это при помощи химических веществ.

Определение актуальной кислотности

Актуальную (активную) кислотность определяют в водной почвенной вытяжке. Для этого необходимо поместить в пробирку или колбу 2г почвы, добавить 10 мл дистиллированной воды; полученную суспензию 1 5 хорошо встряхнуть и дать отстояться осадку; в надосадочную жидкость внести полоску индикаторной бумаги и сравнивая ее цвет с цветной таблицей, сделать вывод о величине рН почвы. Кроме того, рН можно измерить с помощью прибора Алямовского: к 3 мл почвенной вытяжки добавить 2-3 капли универсального индикатора и сравнить со шкалой .

В последнем случае кислотность может быть измерена как в вытяжках, так и в суспензии почвы (без предварительного фильтрования).

Определение обменной кислотности

Обменную кислотность устанавливают в солевой почвенной вытяжке после взаимодействия почвы с раствором нейтральной соли (чаще всего хлорида калия). Для определения обменной кислотности обычно пользуются теми же методами, что и для определения актуальной (индикаторная бумага, набор Алямовского, рН-метр). По показателям рН солевой вытяжки часто решают вопрос о необходимости известкования почв и о дозах извести .

Кислотность почвы на своем участке можно определить, купив в аптеке или в магазине садово-огородных принадлежностей, или в цветочном магазине универсальную индикаторную бумагу (можно с интервалом 1-10) ТУ 6-09-1181-73, 012 (ПДН 50-975-84), «мультфан», «рифан» (ТУ 6-09- 3410-73), «Фан» и другие .

Определить кислотность почвы можно «народным» способом. Для этого нужно положить в стеклянную посуду 3-4 листа черной смородины или вишни и залить их стаканом кипятка. Когда вода остынет, бросить в нее комочек земли. Если вода покраснеет - почва определенно кислая, посинеет - слабокислая, а если станет зеленой - нейтральная. Есть и другие способы. Скажем, если в пахотном слое земли (20-25 см) видна белесая прослойка, похожая на золу, значит почва на участке кислая.

Глава 5. Использование растений - индикаторов для определения кислотности на приусадебных участках.

Полный анализ почвы требует много времени и труда. Однако многие особенности почвы, можно определить по населяющим ее растениям-индикаторам. Прикрепленные к субстрату организмы, растения реагируют на все изменения среды гораздо чувствительней и наглядней, чем самые изощренные приборы, либо самим фактом своего наличия—обилия—отсутствия, либо зримыми нарушениями своего нормального физиологического развития. Например, отсутствие лишайников в какой-то местности говорит о неблагополучном состоянии атмосферы. А в зоне действия мощных электромагнитных высоковольтных передач частота возможных уродств (терат) у травянистых растений возрастает в десятки раз. Аналогичным образом растения фиксируют избыток или недостаток химических элементов в почве.

В процессе эволюции сформировались три группы растений: ацидофилы - растения кислых почв, нейтрофилы - обитатели нейтральных почв, базифилы – растут на щелочных почвах. Зная растения каждой группы, можно приблизительно определить кислотность почвы.

На сильно- и среднекислых почвах растут:

- Щавель дикий

- Хвощ полевой

- Иван-да-марья (марьянник дубравный)

- Лютик ползучий

- Фиалка трехцветная

- Вероника дубравная

- Кислица обыкновенная

- Подорожник большой

- Горец щавелелистный

На нейтральных и слабокислых почвах растут:

- Манжетка обыкновенная

- Ромашка непахучая

- Пырей ползучий

- Мать-и-мачеха обыкновенная

- Клевер луговой

- Клевер ползучий

- Осот огородный

- Донник белый

- Вьюнок полевой

На щелочных почвах растут:

- Смолевка (дрема) белая

- Вьюнок полевой

- Мак-самосейка

- Живокость

Глава 6. Исследование

Высокая антропогенная нагрузка является причиной загрязнения почв населенных мест различными веществами. При сжигании топлива от транспорта образуются твердые микрочастицы, легко растворимые в воде, которые осаждаются на почву и растения, делая кислотными росы.

Изучая на научном обществе «Экологическая тропа» вопросы антропогенного воздействия на природу, мы узнали о влиянии выхлопов транспорта на атмосферу.

В результате работы у нас возник вопрос: «Одинакова ли кислотность почв на дачных участках города Сургута, определенной удаленности от автомобильных дорог и аэропорта?». Поэтому мы решили провести исследовательскую работу: «Влияние выхлопов транспорта на кислотность почвы на дачных участках города Сургута».

Еще весной определили этапы работы.

1 этап: Выдвинули гипотезу: «Если выхлопы транспорта изменяют состав атмосферы, то одинакова ли кислотность почвы на дачных участках города Сургута, удаленных на различных расстояниях от автомобильных дорог и аэропорта?

Определили задачи и временя их выполнения для каждого учащегося. Обсудили источники информации, на основе которых будет проводиться исследование.

2 этап: Обсудили условия, временя и участки эксперимента. Провели исследования. После проведения исследования объединили и систематизировали собранный материал. Оформили работу.

3 этап: Представили результаты работы. Подвели итоги. Подготовили материал к защите.

Определив задачи и время выполнения теоретической и практической части, мы подробно изучили воздействие выхлопов транспорта, образование кислотных осадков, кислотность почвы, методы определения кислотности почв и использование растений - индикаторов для ее определения. Узнали, что приближённо о реакции почвы и можно судить по произрастающим растениям - индикаторам. Обсудив условия и время эксперимента, мы по карте города определили ключевые участки. Для выполнения исследования выбраны по одному участку в трех дачных кооперативах вблизи аэропорта и автомобильной дороги: «Дзержинец», «Садовое товарищество №7», «Монтажник» и по одному участку в дачных кооперативах: «Березовое», «Виктория», «Подводник», которые удалены от автотрассы и аэропорта (приложение №6). На определенных ключевых дачных участках визуально определили, какие виды сорных растений преобладают и встречаются в большем количестве.

При выполнении работ были определены часто встречающиеся сорные растения индикаторы: Щавель дикий, Хвощ полевой, Подорожник большой, Лютик ползучий, Пырей ползучий, Мать-и-мачеха обыкновенная, Клевер луговой, Осот огородный, Вьюнок полевой.

В ходе работы мы сравнили данные исследования, результаты занесли в таблицу.

Определение кислотности почв по сорным растениям – индикаторам

Монтажник Виктория Березовое

Растения индикаторы кислотностиДзержинец СТ №7 Подводник почв

Сильно - и среднекислые почвы

1. Щавелек малый + + +

2. Хвощ полевой + + +

3. Подорожник большой + + + +

4. Лютик ползучий + + +

Нейтральные и слабокислые почвы

5. Пырей ползучий + + + +

6. Мать-и-мачеха обыкновенная + + +

7. Клевер луговой + + + +

8. Осот огородный + + + +

9. Вьюнок полевой + + +

Обработали полученные результаты и составляли компьютерную презентацию в новом учебном году.

В ходе данных исследований, мы сделали вывод, что кислотность почвы зависит от удаленности дачных участков от местонахождения автомобильных дорог и аэропорта.

Выяснили, что в незначительной степени, кислотность почв ниже на дачных участках, более удаленных от выхлопов транспорта.

Сделали выводы о влиянии выхлопов транспорта на кислотность почвы на приусадебных участках города Сургута.

Заключение

Почва - один из главных объектов окружающей среды, центральное связующее звено между биотическим и абиотическим компонентами биосферы.

Чтобы научиться правильно использовать почвы в сельском хозяйстве, не снижая их плодородия и не разрушая их, а также для получения высоких урожаев, очень важно знать характеристику почв. Одной из наиболее важных характеристик является кислотность почв, ведь она влияет не только на урожайность, но и на почвообразовательные процессы, от неё зависит эффективность использования удобрений, развитие заболеваний культурных растений. Каждому владельцу приусадебного или дачного участка необходимо знать, на какой почве он выращивает растения, ведь большинство плодово-ягодных, овощных и других культур предпочитает почвы слабокислые и нейтральные.

В результате проведённых исследований мы убедились в том, что приблизительно о реакции почв можно судить по произрастающим на них растениям - сорнякам. Выяснили, что в незначительной степени, кислотность почв ниже на дачных участках, более удаленных от выхлопов транспорта.

В этом году мы хотим продолжить эту работу, чтобы более конкретно определить кислотность почв на этих участках, используя другие, более точные методы определения кислотности.

Группа Биоиндикатор рН почвы

1. Ацидофилы Сфагнум, зеленые мхи: гилокомиум, дикранум, плаун булавовидный, плаун 3,0 – 4,5

годичный, плаун сплюснутый, ожика волосистая, пушица влагалищная, подбел многолистный, кошачьи лапки, кассандра, цетрария, белоус, щучка дернистая, хвощ полевой, щавелек малый

1. 1. Крайние ацидофилы

1. 2. Умеренные ацидофилы Черника, брусника, багульник, 4,5 – 6,0

калужница болотная, сушеница, лютик ядовитый, толокнянка, седмичник европейский, белозор болотный, фиалка собачья, сердечник луговой, вейник наземный

1. 3. Слабые ацидофилы Папортник мужской, ветреница 5,0 – 6,7

лютиковая, медуница неясная, зеленчук, колокольчик крапиволистный, колокольчик широколистный, бор развесистый, осока волосистая, осока ранняя, малина, смородина черная, вероника длинполистная, горец змеиный, орляк, иван-да-марья, кисличка заячья

1. 4. Ацидофильно - нейтральные Зеленые мхи: гилокомиум, плеврозиум, ива козья 4,5 – 7,0

12. Нейтроф ильные Сныть европейская, клубника зеленая, лисохвост луговой, клевер 6,0 – 7,3

2. 1. Окололинейные горный, клевер луговой, мыльнянка лекарственная, аистник цикутный, борщевик сибирский, цикорий, мятник луговой

2. 2. Нейтрально- Мать-и-мачеха, пупавка красильная, люцерна серповидная, келерия, осока 6,7 - 7,8

базифильные мохнатая, лядвенец рогатый, гусиная лапка

2. 3. Базифильные Бузина сибирская, вяз шершавый, 7,8 – 9,0

берескет бородавчатый

Определение кислотности почв

1. Взять образцы почвы в разных местах своего участка.

2. Каждый завернуть в плотную ткань и перевязать шпагатом.

3. Опустить в стеклянный сосуд с водой (лучше дистиллированной или дождевой). Почвы должно быть столько же, сколько воды.

4. Через 5 минут (вода при этом не должна помутнеть!) на 2 секунды опустить туда же полоску индикаторной бумаги или капнуть на нее раствором.

5. Сравнить полученный цвет со стандартной шкалой, определить рН и, соответственно, кислотность почвы.

Комментарии


Войти или Зарегистрироваться (чтобы оставлять отзывы)