Дослідження екологічного стану торфовищ та хімічного складу торфів з родовищ у селах Язлівчик , Берлин та на території заповідного урочища «Кемпа»

Про матеріал

Матеріал створено для захисту екологічного проєкту по дослідженню екологічного стану торфовищ , хімічного складу та темпів утворення торфів. Досліджується вплив пожеж на торфовищах на здоров'я людей, розробляються заходи щодо їх попередження.

Перегляд файлу

Міністерство освіти та науки України

Дослідження екологічного стану торфовищ та хімічного складу торфів з родовищ у селах Язлівчик , Берлин та на території заповідного урочища «Кемпа»

Роботу виконала учениця 10 класу

Бодівської СЗОШ №2

Бродівського району

Львівської області

Дячук Яна Русланівна

Науковий керівник вчитель біології

Мартиняк Інна Петрівна

Мета проєкту:

• вивчити запаси торфу у Бродівському районі, Львівській області, в Україні та у світі;

• дослідити екологічний стан торфовищ у с. Язлівчик, с. Берлин та на території заповідного урочища «Кемпа»;

• вивчити види торфів, залежно від способу їх утворення та ботанічного складу;

• дізнатись про особливості процесу утворення торфів;

• з’ясувати темпи утворення торфу;

• встановити ознаки торфів за ступенем розкладання;

• дослідити хімічний склад торфів, взятих з торфовищ поблизу сіл Язлівчик, Берлин та на території заповідного урочища «Кемпа»;

• дослідити шкідливість диму, який виділяється при тліючих торфових пожежах.

Завдання проекту:

1. Навчитись виявляти найбільш актуальні проблеми для середовища існування людини.

2. Ознайомитись з методикою отримання кількісних і якісних показників екологічного стану середовища життя людини.

3. Навчитись використовувати отримані знання для прогнозування подальших змін середовища існування людини і проектування вирішення екологічних проблем свого міста.

4. Видати буклет «Бережіть торфовища від пожеж!»

Обладнання та матеріали:

• аналітичні ваги;

• барій хлорид;

• гумові чоботи;

• дистильована вода;

• ексикатор;

• eталонна шкала для pH;

• жовта кров’яна сіль (гексаціаноферат(ІІ) калію);

• зошит;

• лакмусові смужки-індикатори;

• лійка;

• лопата;

• магній оксид ;

• марлева пов’язка;

• медичні рукавиці;

• мікроскоп;

• натрій карбонат (суміш Ешке);

• поліетиленові пакети ;

• предметні скельця;

• пробірки;

• рулетка;

• ручка;

• сірники;

• скляні колби;

• спиртові пальники;

• сульфатна кислота;

• фарфорові тиглі;

• фільтрувальний папір;

• фотоапарат;

• хлоридна кислота;

• штатив.

Методи екологічних досліджень:

 статистичний;

 спостереження;

 інтерв’ю;

 порівняння;

 біометричне дослідження товщини торфового шару та глибини його залягання;

 біохімічний аналіз.

Вступ

Ще зовсім недавно проблемою для нашої місцевості були періодичні затоплення підвалів будинків через повені після злив чи весняного танення снігів. Тепер клімат кардинально змінився в бік потепління. В річках та озерах суттєво впав рівень води. Внаслідок цього частіше стали виникати пожежі.

Багато людей нарікають на неприємний запах диму, який періодично з’являється в передмісті Бродів

За період з 8 лютого до 12 вересня 2016 року зафіксовано 447 фактів пожеж у лісах, на торфовищах, полях і звалищах сміття окремими осередками на відкритій території площею понад 193 га у межах міста Львова та інших населених пунктів області, повідомили в Департаменті з питань цивільного захисту Львівської обласної державної адміністрації.

Діаграма 1. « Використання торфу в Україні»

За період з 1 січня 2015 року до 31 грудня 2015 року на території Бродівського району трапилось 22 пожежі на торфовищах площею понад 69 га. У порівнянні з минулим роком, цього року кількість пожеж збільшилась до 35, але на значно меншій території - близько 14 га. Цю інформацію я отримала у пожежній охороні Бродівського району. Мене вразили і площа і частота пожеж, саме тому я вирішила досліджувати дану проблему.

Діаграма 2. «Геологічні запаси торфу в областях України»

Таблиця 1. «Характеристика груп торфів»

Назва групи торфів	Вміст залишків рослин у торфі
Деревна	включає в себе види торфів, в ботанічному складі яких вміст деревних залишків становить не менше 40 %. (вільховий, березовий, ялиновий, сосновий низинний, вербовий, деревний перехідний, сосново-чагарниковий).
Деревно-трав'яна	об'єднує види торфів, в ботанічному складі яких вміст деревних залишків становить від 15 % до 35 %, серед недеревних переважають трав'янисті залишки (деревно-осоковий, деревно-очеретяний, деревно-хвощовий деревно-осоковий перехідний, сосново-пухівковий).
Деревно-мохова	об'єднує види торфів, в ботанічному складі яких вміст деревних залишків становить від 15 % до 35 %, серед недеревних переважають залишки мохів. (деревно-сфагновий перехідний, сосново-сфагновий).
Трав'яна	в ботанічному складі яких деревні залишки становлять не більше 10 %, залишки мохів — до 30 %, решта — трав'янисті залишки (хвощовий, очеретяний, очеретяно-осоковий, вахтовий, осоковий, осоковий перехідний, пухівковий,).
Трав'яно-мохова	включає в себе види торфів, в ботанічному складі яких деревні залишки становлять не більше 10 %, залишки мохів — від 35 % до 65 %, решта — трав'янисті залишки (осоково-сфагновий низинний, осоково-сфагновий перехідний, пухівково-сфагновий).
Мохова	об’єднує види торфів, в ботанічному складі яких вміст деревних залишків не перевищує 10 %, вміст залишків мохів не менше 70 % (сфагновий низинний, сфагновий перехідний, комплексний моховий, сфагновий мочаровий).

Таблиця 2 . «Ознаки торфу за ступенем розкладання»

Ступінь розкладу		Головні ознаки стану торфу
у, %	Назва ступеня і фото	Головні ознаки стану торфу
менше 15	Нерозкладений	Торф'яна маса не проходить крізь пальці. Поверхня торфу шорстка від залишків рослин, які добре розрізняються. Вода витискається струменем, як з губки, прозора, світла
15 – 20	Дуже слабко розкладений	Вода витискається частими краплями, струменем, слабко жовтувата
20 – 25	Слабко розкладений	Вода витискається у великій кількості, (жовтого кольору), рослинні залишки майже відсутні
25 – 35	Середньорозкладений	Маса торфу майже не проходить крізь пальці. У структурі торфу розрізнюються залишки рослинності. Вода витискається світло-коричнюватими краплями, торф починає забруднювати руку
35 – 45	Добре розкладений	Маса торфу слабко продавлюється. Вода виділяється рідкими краплями, коричнюватого кольору
45 – 55	Сильно розкладений	Маса торфу проходить крізь пальці, забруднює пальці. У торфі помітні лише деякі рослинні залишки. Вода витискається у малій кількості, темно-коричневого кольору
55 і більше	Дуже сильно розкладений	Торф проходить крізь пальці у вигляді брудної чорної маси. Вода не витискається. Рослинні залишки зовсім не розрізняються

II. Практична частина

2.1.Дослідження впливу торфових пожеж на стан здоров’я людини

Про те, як торф'яні пожежі впливають на стан здоров’я людини ми поговорили з лікарем Бродівської ЦРЛ Данильчуком Юрієм Романовичем.

Фото 1. Гасіння пожежі на торфовищі

Фото 2. Розмова з лікарем Данильчуком Ю.Р.

Чи загрожує людям вдихання чадного газу?

— Насправді, при горінні торфовищ утворюється кілька досить небезпечних для організму людини речовин. В першу чергу, це окис вуглецю — чадний газ, який дуже швидко через легені проникає в клітини крові і замінює кисень. Внаслідок цього у людини виникає гіпоксія — кисневе голодування. Вдихання навіть незначної кількості чадного газу може викликати запаморочення, нудоту, навіть серйозні розлади здоров'я.

Чим ще небезпечні пожежі на торфовищах для людини?

Слід пам’ятати, що температура при пожежах торфу може сягати 1000 градусів за Цельсієм. Небезпечні такі пожежі раптовими проривами вогню з-під землі, а також й тим, що неможливо визначити межі розповсюдження горіння. Адже ознаки торф’яної пожежі не завжди помітні на поверхні землі. Крім того, сам торф, вигоряючи із середини, утворює пустоти (прогари), їх глибина може сягати 2-3 метри, в них може провалитися як людина, так і транспорт.

У димі, є низка шкідливих продуктів горіння, зокрема бензопірен - канцероген, який виділяється при горінні торфовищ. У принципі цим димом краще не дихати... Ці речовини можуть викликати алергічні реакції, які проявляються на шкірі.

Як себе убезпечити?

— Треба обмежити доступ попадання чадного газу до органів дихання , а також у приміщення. При виході на вулицю, де є сильне задимлення, треба одягати вологу пов'язку на обличчя, маску. Вона не буде дуже допомагати, але полегшить дихання. І, звичайно, треба убезпечити попадання в димову завісу дітей, тому що цей дим осідає в нижньому шарі атмосфери — приземному, і це найбільша шкода для людей.

Дослідження наслідків пожеж на торфовищах

Лісові пожежі знищують дерева і чагарники, заготовлену в лісі деревину. Через це знижуються захисні, водоохоронні й інші корисні властивості лісу, знищується флора і фауна. Окрім того, такі випадки становлять серйозну небезпеку для життя та здоров’я людини. Продукти згоряння торфу є канцерогенними.

Фото 3. Зустріч з працівниками пожежної охорони Бродівського

району лейтенантом Зведенюком Станіславом Петровичем

Рятувальники закликають:

не розпалюйте багаття у лісі в суху спекотну погоду;
утримайтеся від пікніків, адже вони з дуже великою вірогідністю можуть призвести до трагічних наслідків;
не заїжджайте безпосередньо в ліс на автомобілях чи мотоциклах; поясніть Вашим друзям і знайомим, дітям, що їхня необережність може стати причиною пожеж;
не випалюйте суху траву та стерню, не створюйте смітники в лісі та на прилеглих територіях, тим більше, не підпалюйте їх – це призводить до масштабних пожеж та трагічних наслідків;
якщо ви помітили займання в лісах, посадках та на відкритих територіях, негайно телефонуйте за номером "101";
пам’ятайте, лише дотримання елементарних правил пожежної безпеки застереже від трагічних наслідків!

II. Практична частина

2.1.Дослідження хімічного складу торфів з торфовищ у Бродівському районі Львівської області

Дослід 1.Визначення рівня pH торфів

Рівень кислотності (рівень pH) — дуже важлива характеристика, оскільки вона впливає на те, які хімічні сполуки утворюються в торфі. В умовах підвищеної кислотності накопичуються шкідливі речовини та порушується вуглеводний і білковий обмін, пригнічується діяльність корисних бактерій, які беруть участь в розкладанні торфу. Точно визначити кислотність можливо тільки в агрохімічній лабораторії. Однак за допомогою індикаторного лакмусового папірця можна отримати приблизний результат.

Фото 4. Водна витяжка торфу

Для цього ми використали 10 грам торфу, який помістили в чистий стакан, долили туди 25 мл дистильованої води і протягом 5 хв добре збовтували, після чого профільтрували. Утворився свого роду розчин – водна витяжка торфу. Після цього опустили в нього індикаторний папір та порівняли його колір зі шкалою на коробці. Згідно наших спостережень рівень pH водних витяжок торфів коливається в межах 7, що відповідає нейтральному середовищу і є характерним для низинних торфів.

Фото 5. Визначення кислотності водної витяжки торфу

Якщо потрібно нейтралізувати кислотність торфу, тоді використовують вапнування або попіл. В останньому багато фосфору, калію, заліза і кальцію, від нього покращується структура, створюються максимально сприятливі умови для життєдіяльності мікроорганізмів.

Дослід 2.Визначення вологості торфу

Торф складається з твердих частинок, пори між якими заповнені повітрям (сухий торф) або водою (торфовий розчин).

Фото 6. Прожарювання торфу для визначення вологості

Для визначення вмісту вологості та порівняння у зразках ми використали три види торфу з різних місцевостей, зважували по 2 г кожного зразка на аналітичних вагах з точністю 0,1 г, поміщали у фарфоровий тигель та прожарювали ~4 хв на спиртових пальниках до встановлення сталої ваги.

Наші результати мають наступні дані:

Маса, г	Зразок №1	Зразок №2	Зразок №3
маса тигля із торфом до початку досліду	29	27,3	28,5
маса тигля після прожарювання	27,5	26,0	26,4
маса торфу	2,0	2,0	2,2
маса води, що випарувалась	1,5	1,3	2,1
вологість, %	75	65	95

Дослід 3.Визначення зольності торфу

Зольність торфу – це процентний вміст в ньому мінеральних компонентів. Визначається при спалюванні торфу. Чим менша зольність, тим більш родючий торф. Як правило, зольність торфу варіює від 1% (у верховому торфі) до 50% (у низинному).

У попередньо зважені фарфорові тиглі ми помістили по 0,5 г просушеного торфу і поставили на пальник. Утворений зольний залишок пропалювали протягом 2 год. після чого тигель охолодили на повітрі протягом 5 хв. а потім помістили у ексикатор. Охолоджений тигель зважили на аналітичних вагах з точністю до 0,1 г.

Отримали наступні результати:

Маса, г	Зразок №1	Зразок №2	Зразок №3
наважка торфу	0,5	0,5	0,5
Маса зольного залишку	0,2	0,14	0,25
зольність, %	40	29	50

Відсотковий вміст золи обчислюємо за формулою:

A = ∙100%

Визначення наявності сірки

Сірка міститься в торфі, як правило, у вигляді сульфідів, сульфатів та складних органічних сполук.

Вміст сірки у торфі коливається в широких межах: від 0,1 до 10 %.

У попередньо зважений на аналітичній вазі фарфоровий тигель ми взяли наважку палива у кількості 1±0,1 г, додали 2 г суміші Ешке і після ретельного переміщування покрили вміст тигля ще 1 г суміші. Тигель поставили на спиртовий пальник, який прожарювали близько 2-х годин.

Вміст стакана профільтрували і далі осадили сульфати розчином хлориду барію у присутності метилового оранжевого і трьох крапель НС1 до слабокислої реакції.

Фото 7. Кислотна витяжка торфу

Якісний аналіз кислотної витяжки торфу

1. Якісне визначення Феруму(ІІІ)

Залізо звичайно міститься у формі різних солей. Для визначення йонів Феруму(ІІІ) до 2-3 кр. досліджуваного розчину фільтрату ми додали 1-2 кр. K₄[Fe(CN)₆] (жовта кров’яна сіль, гексаціаноферат(ІІ) калію). Про наявність йонів Fe³⁺ свідчило утворення синього осаду.

Фото 8. Визначення вмісту Феруму (III)

2. Якісне визначення Кальцію

Кальцій відіграє велику роль,бо впливає на структуру торфу і полегшує засвоєння рослинами поживних речовин. Кальцій входить переважно до складу карбонатів і різних мінералів.

Для аналізу на предметне скельце ми помістили краплю водної витяжки торфу та додали 1 кр. сульфатної кислоти. Утворення кристаликів солі свідчить про наявність йонів Ca²⁺ та Ba²⁺.

Фото 9. Визначення наявності йонів Са²⁺ та Ва²⁺

Пропозиції

Вести просвітницьку роботу про шкідливість пожеж на торфовищах.
Виховувати екологічну свідомість у підростаючого покоління.
Сприяти посиленому пожежному контролю на природних угіддях Бродівського району.
Охороняти бобрів , які є природними захисниками торфовищ від пожеж.
Тримати на контролі чисельність скрученика приємного – зникаючої рослини заповідного урочища «Кемпа» на ділянці торфової луки.
Використовувати торф у сільському господарстві, тваринництві як цінний компонент природної екосистеми.

Таблиця 3. «Дослідження екологічного стану торфовищ поблизу с.Язлівчик, с. Берлин та на території заповідного урочища «Кемпа»

Місце дослідження торфів

с.Язлівчик

с. Берлин

Заповідне урочище «Кемпа»

Чи проводиться випас худоби на торфовому родовищі?

Так

Так!

Хоч заборонено

Чи трапляється тут сміття?

Так

Чи траплялись тут пожежі?

Так

Чи є пожежа на даний момент?

Немає

Ступінь розкладання торфу

Добре розкладений

Добре

розкладений

Слабко

Розкладений

Ступінь зольності торфу

40%

29%

50%

Чи проводиться розробка родовищ торфу?

Ні

Чи проводиться забір торфу для

с/г потреб

Так

(мало)

Так

(більше)

Ні

Вид торфу

Низинний

Екологічний стан торфовища

Незадо-вільний

Задовільний

Висновки

Природа - наш дім. В Україні, на жаль, при наявності різноманітної торфової сировини понад 80% торфу, незалежно від його властивостей, спалюють, в той час як у світі більше 80% торфу використовують у сільському господарстві як джерело гумусу. Є можливість застосування наших торфів у промисловості і сільському господарстві, тому що вони відповідають основним геотехнологічним параметрам – зольністю та ступенем розкладання. Гадаю, економіка країни від цього б пішла вгору, а це підвищило б рівень життя людей. Нехай радують нас своєю присутністю бобри та скрученик приємний – такі унікальні істоти нашої місцевості. Усвідомлюю, що тепер ми маємо багато «екологічних хвороб» через недбале ставлення людини до природи. І найбільше прагну, щоб наступні покоління ставились до природи як до святині.