Исследовательская работа "Техногенная рана Земли"

XIII Республиканской научно-практической конференции имени М.Н. Морякова для обучающихся общеобразовательных школ, учреждений среднего профессионального образования

Секция: Краеведение. Археология

Название работы:

Техногенная рана Земли

Автор:

Сюмбеля Шарифуллина

ученица 8 класса

МБОУ «Малосуньская ООШ»

Мамадышского района РТ

Руководитель:

Рустем Фазылзянович Мухаметзянов

учитель химии и биологии

Оглавление

1. Введение..……………………………………………………...…...................….3

2. Теоретическая часть

2.1. Источники загрязнения почвы………………………………..…………..….3-4

2.2. Опросы жителей села…………………………………..………………..…......4

2.3. Обзор архивных и исторических материалов…...........................................4-5

2.4. Наблюдения исследуемого участка ………….………...................................5

3. Практическая часть

3.1. Отбор проб почвы и подготовка к химическому анализу….…………….....5

3.2. Качественное обнаружение ионов меди Cu²⁺…………………………........5-6

3.3. Результаты исследования………………………………….……………...…....6

4. Влияние тяжелых металлов на живые организмы……..……….....................6-7

Заключение………………………….………………………………………….....…8

Список литературы……………………………………………………….….…......9

1. Введение.

Наши края с давних лет славится плодородием почв и богатым урожаем с/х культур. Но, есть и проблемные участки сельскохозяйственных угодий нашего села. На некоторых местах одного поля, «островки» серо-бурового цвета, видны из далека. По моим многолетним наблюдениям, это явление повторяется из года в год. Меня беспокоит то, что произрастающие там растения, заметно угнетены и имеют плачевный вид. Это довольно странное явление удивило меня. И я решила выяснить причину этой экологической проблемы.

Моей целью исследовательской работы была выявление основных факторов, приводящих к ухудшению состояния почвы на определенных участках поля.

Задачи исследования:

• проанализировать архивные и исторические документы о наших краях;

• провести опрос среди старожилов села об исследуемом участке поля;

• провести анализ химического состава почвы, взятого из исследуемого участка поля;

• на основе полученных фактов дать общую характеристику состоянию почвы и выявить основных факторов, приводящих к загрязнению и ухудшению плодородия почвы;

• изучить и проанализировать литературу о влиянии на живые организмы тяжелых металлов.

Гипотеза исследования: недостаток или избыток тяжелых металлов в почве.

Сроки реализации: начало проекта - май 2016года; окончание проекта - октябрь 2016 года.

Объект исследования: участок поля с/х предприятия ООО «Мамадышская продкорпорация».

Методы исследования: изучение исторических материалов; опрос жителей села; визуальное обследование объекта; отбор проб почвы; проведение химического анализа на ионы тяжелых металлов; проведение итогов работы.

Актуальность работы: изучение экологических проблем родного края.

Работа состоит из теоретической и практической части. В теоретической я изучала, систематизировала и обобщала материалов по интересующим вопросам, а в практической части проводили исследовательский эксперимент.

1. Теоретическая часть.

1. Источники загрязнения почвы.

Проблема загрязнения окружающей среды является одной из главных проблем современности. Значительный ущерб почвам приносит загрязнение тяжелыми металлами. Как попадают в почву тяжелые металлы?

Основное загрязнение наблюдается около промышленных центров и автомагистралей. Поступая в атмосферу, тяжелые металлы затем оседают на поверхность почвы в виде аэрозолей, пыли, растворенных соединений, затем создают неблагоприятные условия для развития процессов почвообразования. В результате происходит деградация почвы, нарушение процессов почвообразования, угнетение растительности до полного ее исчезновения, возрастает интенсивность почвенной эрозии, разрушается структура почвы, уменьшается ее пористость, ухудшается вводно-воздушный режим почвы.

Основная масса выбросов осаждается в непосредственной близости от источника загрязнения. Теоретически техногенные аномалии представляют систему концентрических колец, в которых концентрация тяжелых металлов убывает от центра к периферии.

Так как, наш исследуемый участок земли находится на значительном расстоянии от промышленных районов и автомагистралей, есть основания считать, что одним из источников загрязнения является неграмотная добыча полезных ископаемых.

1. Опросы жителей села.

По опросам старожилов нашего села узнала, что в этих местах раньше добывали медную руду. Их деды и прадеды работали на медных карьерах. Руду везли на медеплавильный завод повозками. Раньше были хорошо видны даже входы в шахты, потом землю над ними просто распахали. На некоторых местах старых заброшенных рудников, остались холмы и овраги. Только через десятилетия происходило постепенное заселение растениями. Но высокого урожая на этих участках никогда не было.

1. Обзор архивных и исторических материалов.

Из рудных полезных ископаемых еще в 18 веке были открыты залежи медной руды. Основные залежи находились в нижнем бассейне рек Берсутка, Сунь и Шия. На берегу речки Берсутка в деревне Медный завод работал медеплавильный завод.

В 1743 году крещеный татарин Асафулла Иноземцев открыл Таишевский медеплавильный завод в селе Кукмор Мамадышского уезда. Завод имел 5 медеплавильных печей, 77 рудников большей частью в уезде, в которых работало 195 мастеров, 130 крепостных крестьян и до 200 вольнонаемных рабочих. Он стал крупнейшим медеплавильным заводом в Поволжье и вырабатывал для того времени огромнейший объем продукции - до 1500 пудов (24 тонны) чистой меди в год, которая шла даже на чеканку монет. В 1751 году Иноземцев построил и Иштеряковский медеплавильный завод, где большинство рабочих были вольнонаемными.

Еще более мощный медеплавильный завод симбирского купца Артемия Маленкова в 1747 году стал работать в Берсуте. Медную руду везли повозками из разных близлежащих рудников. Однако к середине XIX века заводы, не выдержав конкуренции с уральскими, стали закрываться.

Севернее села Малая Сунь на краю поля сохранились три небольших холма с отвалами каменистых пород, содержащих медь. Здесь в XVIII в. находились медные рудники, в которых добывали сырьё для Иштеряковского медеплавильного завода.

Наш исследуемый участок находится на правом берегу реки Сунь.

1. Наблюдения исследуемого участка.

Мы провели осмотр проблемных участков поля. На этих местах хорошо видны руины и небольшие овраги. На краю поля до сих пор сохранился овраг диаметром около 10 метров и глубиной 5 метров. Это свидетельствует о том, что добывали медную руду в карьерах открытым способом. Такой способ считается «варварским», так как при этом меняется не только рельеф местности, но и нарушается химический состав, структура и плодородие почв.

Произрастающие там растения были вялые, имели плачевный вид, заметно отставали в росте и развитии. На листьях были коричневатые пятна. По внешним признакам растений, одной из причин данного явления можно было считать накопление в почве ионов тяжелых металлов, в том числе и ионов меди.

1. Практическая часть.

   1. Отбор проб почвы и подготовка к химическому анализу.

Почва изымалась с глубины 10 см. Пробы брались на разных местах исследуемого участка. Очищенный от инородных тел и включений образец почвы высушила на воздухе, расположив почву в кювете слоем толщиной не более 2 см. Затем взвесила пустой чистый стакан на 200 мл. В стакан поместила высушенную почву на 1/3 высоты и снова взвесила его, определив массу почвы в граммах. К почве добавила дистиллированную воду в расчете 5 мл воды на 1 г почвы, приготовив тем самым водную вытяжку. Перемешала содержимое стакана. Отфильтровала содержимое стакана через бумажный фильтр, собирая готовую вытяжку в нижний стакан на 50 мл. Первые несколько миллилитров фильтрата удалила, т.к. они собирают загрязнения с фильтра. Получила водную вытяжку почвы, которую использовала для дальнейшей работы.

1. Качественное обнаружение ионов меди Cu²⁺

В две пробирки налила по 2 мл фильтрата. В первую добавила раствор аммиака NH₃•H₂O, а во вторую – щелочь.

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.

2CuSO₄ + 2NH₄OH = (Cu OH)₂ SO₄↓ + (NH₄)₂SO₄

б) При взаимодействии соли меди с недостатком разбавленного раствора гидроксида натрия или калия выпадает голубой осадок – гидроксид Cu(OH)2:

CuSO4 + 2NaOH = Cu (OH)2↓ + Na2SO4

Появление синего окрашивания в обоих пробирках свидетельствует о наличии ионов меди.

1. Результаты исследования.

После проведения данного опыта получились следующие результаты:

Таблица 1

На пробах взятых из разных мест этого участка поля, результаты показали о загрязнении почв ионами меди.

1. Влияние тяжелых металлов на живые организмы.

После проведенного анализа химического состава почв, взятых из разных мест этого участка поля, наши предположения подтвердились: результаты показали содержание ионов меди в почве.

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. Избыточное содержание меди токсично для растений. При медной интоксикации изменяется окраска листьев до красной и буро-коричневой, что свидетельствует о разрушении хлорофилла. Впоследствии эти участки листа, а затем и весь лист, отмирает. Кроме того, происходит угнетение роста, задержка развития. Рост растения существенно замедляется. И таким образом, на некоторых участках поля появляются «островки».

Избыточное содержание меди так же отрицательно влияет на здоровье человека, так как все почвенные загрязнители включаются в пищевые цепи и с продуктами питания или водой попадают в организм. Когда содержание тяжелых металлов в организме превышает предельно-допустимые концентрации, начинается их отрицательное воздействие на человека. Вследствие этого ухудшается здоровье человека. Вся опасность воздействия тяжелых металлов заключается в том, что они остаются в организме человека навсегда. Избыток меди приводит к тяжелым и часто необратимым заболеваниям. 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.

При отравлении медью появляются симптомы: расстройство ЦНС, печени и почек, поражение зубов и слизистой рта, гастриты, язвенная болезнь желудка, снижение иммунитета, разрушаются эритроциты. Избыток меди может вызвать желтуху.

Но в умеренных дозах, медь в организме играет важную роль в поддержании нормального состава крови, т.к. активизирует железо печени для образования гемоглобина. При малых концентрациях возможны анемия и заболевания костной ткани.

Заключение.

Проведенная исследовательская работа подтвердила мою гипотезу о загрязнении почвы исследуемого участка ионами меди.

Актуальность работы состоит в том, что неумелое использование земли может привести к негативным последствиям: снижению её плодородия, усилению процессов загрязнения.

Использовать такую почву для выращивания сельскохозяйственных растений нельзя, так как все почвенные загрязнители включаются в пищевые цепи и с продуктами питания или водой попадают в организм.

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 использованных источников и литературы:

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

2. Димитриев А.Д. Экология и здоровье человека: Учебник для 9 кл. средней школы,1999.

3. Охрана окружающей среды: Учеб. для техн. спец. Вузов / Под ред. С.В. Белова – М.: Высшая школа,1991.

4. Попова Т.А. Экология в школе: Мониторинг природной среды: Методическое пособие. – М.: ТЦ Сфера, 2005

5. Данилов - Данильян В.И. «Экологические проблемы» М.: МНЭПУ.

6. Данилов - Данильян В.И. «Экология, охрана природы и экологическая безопасность» М.: МНЭПУ.

7. Материалы из архивных документов краеведческого музея.

8. Интернет – ресурсы.