Проект на тему "Дослідження стану ґрунтового покриву у смт. Новоекономічне Покровського району Донецької області"

Про матеріал

Об’єкт дослідження – ґрунтовий покрив та його стан. Мета роботи – визначення кислотності грунтів та її вплив на розвиток рослин. Робота актуальна тим, що підвищена кислотність негативно впливає на ріст і розвиток більшості культурних рослин, заважає сприятливому ходу мікробіологічних процесів в ґрунті. Завдання: 1. Познайомитися з літературними джерелами про кислотність та її вплив на розвиток рослин. 2. Дослідити вплив кислотності на кімнатні рослини. 3. Активізувати пізнавальну, творчу та просвітницьку діяльність учнів

Перегляд файлу

Новоекономічна ЗОШ І-ІІІ ступенів

Покровської райради

Донецької області

Дослідження стану

ґрунтового покриву

у смт. Новоекономічне Покровського району Донецької області

Роботу виконали:

Козирєва Карина, Байрацька Вікторія,

Варфоломєєва Дар'я та Саприкіна Світлана

учениці 9-А класу

Новоекономічної ЗОШ І-ІІІ ступенів

Покровської районної ради Донецької області

Педагог-Керівник: Салтанова М.В.

вчитель хімії та основ здоров'я

Новоекономічної ЗОШ І-ІІІ ступенів

Покровської районної ради Донецької області

2017 р.

ДОСЛІДЖЕННЯ СТАНУ ҐРУНТОВОГО ПОКРИВУ

У СМТ. НОВОЕКОНОМІЧНЕ ПОКРОВСЬКОГО РАЙОНУ

ДОНЕЦЬКОЇ ОБЛАСТІ

Козирєва Карина Віталіївна, учениця 9-А класу Новоекономічної ЗОШ І-ІІІ ступенів Покровської районної ради Донецької області, селище Новоекономічне, район Покровський, область Донецька

Салтанова Марія Володимирівна, спеціаліст ІІ категорії, вчитель хімії, основ здоров’я Новоекономічної ЗОШ І-ІІІ ступенів Покровської районної ради Донецької області

Серед матеріальних умов, які необхідні для життя людей, особливе місце займає ґрунтовий покрив Землі. Він є першою передумовою і природною основою в багатьох галузях народного господарства. У ґрунті не повинно бути шкідливих для рослин сполук (кислот, лугів тощо). Зростаюча кислотність ґрунтового покриву — одна з найгостріших проблем сучасності та найближчого майбутнього.

Процес підкислення ґрунтів набуває глобальних масштабів, спричинюючи негативні агрогеохімічні наслідки. Причин, що обумовлюють підкислення, багато. Найістотнішими з них є кислотні дощі, викиди автотранспорту, низький рівень удобрювання ґрунтів органікою, необґрунтовано інтенсивне застосування засобів хімізації в землеробстві, промислові та побутові відходи.

Об’єкт нашого дослідження – ґрунтовий покрив та його стан. Вивчаючи цю тему, ми поставили перед собою наступні цілі та завдання.

Мета роботи – визначення кислотності грунтів та її вплив на розвиток рослин. Робота актуальна тим, що підвищена кислотність негативно впливає на ріст і розвиток більшості культурних рослин, заважає сприятливому ходу мікробіологічних процесів в ґрунті.

Мета та об’єкт дослідження обумовили необхідність вирішення наступних завдань.

1. Познайомитися з літературними джерелами про кислотність та її вплив на розвиток рослин.

2. Дослідити вплив кислотності на кімнатні рослини.

3. Активізувати пізнавальну, творчу та просвітницьку діяльність учнів

Надалі вирішено не відступатись від поставленої мети – дослідження стану ґрунту нашого селища. Ми провели спостереження за фіалками, які посадили в різні ґрунти. Встановлено - ґрунт з вул. Миру є найбільш забрудненим серед ґрунтів нашого селища , що пояснюється досить великим автомобільним потоком, оскільки тут знаходиться автомобільна заправна станція. Тому фіалка у даному ґрунті дуже погано проростає та розвивається.

Також ми провели серед учнів 8-11 класів анкетування «Що ви знаєте про стан ґрунтів у нашому селищі?», яке показало, що найгірший ґрунт біля АЗС. Для підтвердження отриманих даних було проведено визначення кислотності ґрунтів у шкільній лабораторії. За допомогою універсального індикатора визначили рН водної витяжки. Дослід показав, що ґрунт з вул.Миру (біля АЗС) має підвищену кислотність (рН=3,5-4).

Таким чином, ми розкрили екологічну сутність проблеми – забруднення родючих ґрунтів с.Новоекономічне хімічними речовинами, що утворюють викиди автотранспорту.

Підсумок нашої роботи:

1) Зібрали матеріал про склад ґрунтів, кислотність, методи визначення рН середовища.

2)Виконали науково-дослідницький проект , метою якого була біоіндикаторна оцінка стану ґрунтів за тест-об'єктом.

3) Проаналізували, як кислотність впливає на розвиток рослин.

4) Провели анкетування серед учнів школи «Що ви знаєте про стан грунтів в нашому селищі?».

5) Створили листівку «Джерела забруднення грунтів.

З М І С Т

ВСТУП……………………………………………………………………………..5

РОЗДІЛ 1 Місце та роль ґрунту в природі й діяльності людини………………7

1.1. Поняття про ґрунт………..…………………………………………………..7

1.2. Значення ґрунтів в природі та житті людини. ……………………………..8

1.3. Кислотність ґрунтів…………………………………………………………..9

РОЗДІЛ 2 Практична частина..…………………………………………………12

2.1. Матеріали і методика……………………………………………………….12

2.2. Біоіндикаторна оцінка стану ґрунтів за тест-об'єктом……………….......12

2.3. Анкетування «Що ви знаєте про стан ґрунтів у нашому селищі?»……...12

2.4. Визначення рН водної витяжки ґрунтів …………………………………..14

ВИСНОВКИ………………………………….......................................................17

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ……………………………………….18

ДОДАТКИ..……………………………………………………………………....19

ВСТУП

В даний час проблема взаємодії людського суспільства з природою придбала особливу гостроту. Стає безперечним, що рішення проблеми збереження якості життя людини немислимо без певного осмислення сучасних екологічних проблем: збереження еволюції живого, спадкоємних субстанцій (генофонду флори і фауни), збереження чистоти й продуктивності природних середовищ (атмосфери, гідросфери, грунтів, лісів і т. д.), екологічне нормування антропогенного преса на природні екосистеми в межах їхньої буферної ємності, збереження озонового шару, трофічних ланцюгів у природі, біоколообігу речовин та інші [1].
Ґрунтовий покрив Землі являє собою найважливіший компонент біосфери Землі. Саме ґрунтова оболонка визначає багато процесів, що відбуваються в біосфері.

Процес підкислення ґрунтів набуває глобальних масштабів, спричинюючи негативні агрогеохімічні наслідки [2]. Причин, що обумовлюють підкислення, багато. Найістотнішими з них є кислотні дощі, вихлопні гази, низький рівень удобрювання ґрунтів органікою, необґрунтовано інтенсивне застосування засобів хімізації в землеробстві. За даними ЮНЕСКО, в атмосферу надходить 109 т/рік кислотних реагентів газового та аерозольного характеру. Це насамперед сполуки cульфуру, нітрогену, карбону і хлору. При їх окисненні та конденсації утворюється сульфатна, хлоридна, карбонатна й нітратна кислоти, які випадають на ґрунти з дощовою водою. Особливо висока кислотність вод виникає під час весняного сніготанення. Кислі талі та дощові води, потрапляючи у ґрунт, спричинюють підкислення всього профілю ґрунту, а нерідко підкислюють і підґрунтові води. Кислоти, потрапляючи в ґрунт, взаємодіють з його органічною та мінеральною частинами.

Робота актуальна тим, що підвищена кислотність негативно впливає на ріст і розвиток більшості культурних рослин, заважає сприятливому ходу мікробіологічних процесів в ґрунті.

Мета роботи: узагальнення та систематизація знань про грунтовий покрив, причини його забруднення і практичне дослідження стану ґрунтів смт. Новоекономічне Покровського району Донецької області.

Об'єкт дослідження - землі сільськогосподарського призначення смт.Новоекономічне.

Предмет дослідження - ґрунти селища та їх властивості.

Виходячи з мети, об'єкта та предмета дослідження можна визначити такі завдання:

1. Здійснення аналізу літературних джерел, присвячених екологічним проблемам грунтів, його освновним забруднювачам, кислотності ґрунтів та методам її визначення.

2. Дослідження практично-можливими методами якості грунтів смт.Новоекономічне, оцінка рівня забруднення за рослинами-біоіндикаторами та методами хімічного аналізу.

3. Визначення головних шляхів охорони навколишнього середовища, і грунтового покриву, зокрема.

4. Активізація пізнавальної, творчої та просвітницької діяльність учнів.

Отримані результати допоможуть у майбутньому для розробки додаткових шляхів зменшення забруднення грунтів.

Автор брав участь у дослідженні, визначенні значення ґрунтів для людини, обробці результатів.

Обсяг роботи становить: 19 сторінок, список використаних джерел, 3 малюнка, 1 таблиця, один додаток.

РОЗДІЛ 1

Місце та роль ґрунту в природі й діяльності людини

1.1. Поняття про ґрунт

З давніх-давен людина поклонялася землі, а точніше – ґрунту. Йому присвячувала легенди і билини, його оспівувала у поемах і піснях. Вона наділяла його генетичною властивістю живого – родючістю. Виходить що ґрунт – живе тіло? І так, і ні. В одному грамі ґрунту живе і "працює" до півтора мільйонів клітин мікроорганізмів, сотні тисяч дрібних безхребетних. Однак майже на 90% він складається з мінеральної маси, води, гумусу й інших неживих утворень.
Так що ж таке ґрунт? Ґрунт – це особливе природно-історичне тіло Природи, "шкіра" планети, пам'ять життя або, висловлюючись мовою кібернетики, керуюча система біосфери. Це тіло природи, що мовчить, але це може бути мовчання і вірного друга, і грізного ворога. Недбале поводження з ґрунтом коштувало життя цілим народам. Археологія й історія наводять цьому багато прикладів. Ерозія грунтів, засолення, опустелювання і заболочування – мабуть, основні причини хвороб і загибелі грунтів, падіння біопродуктивності ландшафтів і врешті-решт відкочовування народів у небуття.

Ґрунти мовчать, але ґрунти мстять. Інакше чим пояснити, що за останні два століття вкладення капіталу в сільське господарство збільшилися в тисячі разів, а врожаї – усього в 2-3 рази? Виходить, справа не в грошах, а в чомусь іншому: можливо, у дефіциті розуму при спілкуванні з ґрунтом? Або в занадто слабкому акценті на понятті "ґрунт – пам'ять, ґрунт – друг"? Технічне і хімічне насильство повинно поступитися місцем розумному біосферно-біогеоценотичному ставленню до нього, основаному на системному підході. Адже системний підхід – це не що інше, як добра стара мудрість: перед тим, як щось зробити, треба подумати. Перше наукове визначення ґрунту дав В.В.Докучаєв у праці "Лекції з ґрунтознавства" (1901): "ґрунтом треба називати "денні" або зовнішні горизонти гірських порід (усе одно яких), природно змінених сумісною дією води, повітря і різного роду організмів, живих і мертвих" [3].

1.2. Значення ґрунтів в природі та житті людини

Ґрунтовий покрив являє собою самостійну складну специфічну біологічну оболонку земної кулі, що огортає сушу материків і мілководдя морів та озер. Педосфера (ґрунтовий покрив) знаходиться в безперервній взаємодії з іншими оболонками планети, бере участь у складних процесах обміну й перетворення енергії й речовини на земній кулі та відіграє велику загально-планетарну (глобальну) роль. Ґрунт виконує глобальні та соціально-економічні функції. Ось найголовніші глобальні функції ґрунту [3]:
1) забезпечення життя на Землі. Ґрунт – це наслідок життя й одночасно умова його існування. Ґрунт – середовище й умова існування рослинності, тварин і мікроорганізмів;
2) забезпечення постійної взаємодії великого геологічного та малого біологічного кругообігу (циклів) речовин на земній поверхні;

3) регулювання хімічного складу атмосфери й гідросфери;
4) регулювання біосферних процесів, зокрема щільності життя на Землі, шляхом динамічного відновлення ґрунтової родючості;
5) акумуляція активної органічної речовини й пов'язаної з нею хімічної енергії на земній поверхні. Рослинність наземних грунтів акумулює в рік ~0,5·1015 кВт енергії шляхом фотосинтезу (В.А.Ковда, 1973).

Виконуючи соціально-економічну функцію, визначне місце і роль займає ґрунт у житті й діяльності людини. Ґрунт (земля) в сільському господарстві виступає як основний засіб виробництва. Ґрунт – основний засіб і об'єкт праці в сільськогосподарському виробництві, а його розподіл є причиною гострих соціальних конфліктів. Землеробство та інші галузі сільського господарства прямо чи опосередковано базуються на використанні потенційних можливостей ґрунтової родючості і впливають на суть сучасних ґрунтових процесів. Розвиток сільського господарства потребує правильного обліку особливостей ґрунтового покриву при розміщенні й плануванні його галузей, при виборі й розміщенні культурних рослин, агротехніки, використання добрив тощо. Наприклад, багато культур не виносять високої кислотності грунтів (пшениця, кукурудза, конюшина), надлишку СаСО₃ (чай, цитрусові), віддають перевагу слабкому засоленню (буряк) тощо. Мікроорганізми з ґрунту використовуються для виготовлення цінних лікарських препаратів, у т.ч. й антибіотиків (стрептоміцин, пеніцилін тощо). Тому важливе раціональне використання та охорона грунтів.

1.3. Кислотність грунтів

На ріст та розвиток рослин, мікробіологічні, хімічні і біохімічні процеси ґрунту великий вплив має реакція ґрунту. Від реакції ґрунту значною мірою залежить засвоєння рослинами поживних речовин ґрунту і добрив, мінералізація органічної речовини, ефективність внесених добрив, урожайність сільськогосподарських культур та його якість.

Важливою проблемою сільського господарства є підвищення кислотності ґрунтів, яке є лімітуючим фактором біорізноманіття на даній території та заважає нормальному розвитку рослин. Наслідком цього є зниження врожайності сільськогосподарських культур, а подекуди й розвиток хвороб у рослин. Тому землероби повинні знати тип ґрунту на своїй ділянці та його особливості, враховувати та контролювати значення рН при вирощуванні різних культур.

Реакція ґрунту проявляється при взаємодії його з водою або розчинами солей. По реакції ґрунтового розчину ґрунти можуть бути кислими, нейтральними або лужними. Від неї залежить інтенсивність мікробіологічних процесів, особливості розвитку рослин та напрямок ґрунтотворних процесів.

Реакція ґрунтового розчину визначається співвідношенням в ньому водневих H+ і гідроксильних OH- іонів та характеризується показником pH [4]. Величина pH показує яка кількість іонів водню Н+ міститься в одиниці об’єму розчину. Наприклад, в дистильованій воді, яка має нейтральну реакцію концентрація іонів водню Н+ і гідроксильної групи ОН- є однаковою і рівняється 1*10-7. Тобто показник нейтральної реакції середовища відповідатиме величні pH=7. Якщо величина pH<7 то реакція буде кислою, при величині більшій pH7 – реакція буде лужною.

За величною pH ґрунти поділяють на такі групи [5]:

Сильнокислі - pH 3-4 од.

Кислі - pH 4-5,5 од.

Слабокислі - pH 5,5-6,5 од.

Нейтральні - pH 7 од.

Слаболужні - pH 7-8 од.

Лужні - pH 8

Сильнолужні - pH більше 8 од.

Кисла реакція ґрунтового розчину крім наявності іонів водню H+ може бути зумовлена також присутністю в ґрунтовому розчині іонів алюмінію

Al ³⁺ та наявністю мінеральних (сірчаної, соляної, азотної, вугільної та інших) і органічних (яблучної, оцтової та інших) кислот.

Тобто кислотність ґрунту – це здатність ґрунту підкислювати воду, або інші мінеральні розчини. В ґрунтах виділяють декілька видів кислотності, а саме: актуальну (активну) і потенційну.

Актуальна (активна)кислотність ґрунту характеризується кількістю іонів водню Н+ в ґрунтовому розчині, які знаходяться в вільному стані. Ця величина залежить від наявності в ґрунтовому розчині вільних кислот, гідролітично-кислих солей та ступеню їх дисоціації (розпаду молекул). Актуальна кислотність ґрунту, вимірюється при взаємодії його з дистильованою водою.

Даний вид кислотності є найменшим, але визначення цієї величини має важливе значення так як саме цей показник (актуальна кислотність) визначає життєдіяльність мікроорганізмів та умови існування рослин.

Визначається цей вид кислотності шляхом титрування ґрунтового розчину, лугом відповідної концентрації. Природа потенційної кислотності є досить складною. В залежності від характеру взаємодії ґрунту з розчинами розрізняють дві форми потенційної кислотності грунтів: обмінну і гідролітину.

Основним методом підвищення продуктивності кислих грунтів є зменшення їх кислотності за допомогою вапнування. Теоретичною основою вапнування є вчення про ґрунтовий вбірний комплекс.

Внаслідок вапнування в грунтів не утворюється шкідливих речовин для рослин. Для вапнування використовують мелені вапняки, крейду, подрібнене гашене вапно та інші матеріали, які містять Ca²⁺.

В першу чергу вапнування проводять на ґрунтах з величиною pH менше 5,5 одиниць. При величині pH 5,5 одиниць і більше вапнування не проводиться, так як воно економічно не вигідне.

Вапнування сильно кислих грунтів створює сприятливі умови для розвитку мікроорганізмів – азотофіксаторів, нітрифікуючих та фосфорофіксуючих бактерій.

Процес вапнування грунтів ще називають хімічною меліорацією. Вапно не відноситься до добрив, але вапнування підвищує ефективність внесення мінеральних добрив. Урожайність рослин на вапнованих і удобрених полях значно вища, ніж на удобрених, але не вапнованих.

РОЗДІЛ 2

Практична частина

2.1. Матеріали і методика досліджень

Методи, які використовувалися в ході дослідження:

біоіндикаторний аналіз за тест-об'єктом фіалкою кімнатною;
анкетування серед учнів «Що ви знаєте про стан ґрунтів у нашому селищі?»;
хімічний аналіз , а саме визначення рН водної витяжки ґрунтів за допомогою універсального індикатора.

2.2. Біоіндикаторна оцінка стану ґрунтів за тест-об'єктом

Нами була проведена біоіндикаторна оцінка стану ґрунтів за тест-об'єктом – фіалкою, яка надзвичайно чутлива до забруднення ґрунту, особливо до диоксиду сульфуру SO₂. Ми взяли три зразки грунтів: з вул.Миру, де знаходиться АЗС, зі шкільної клумби (вул.Гоголя) та вул.Торецької. Провівши спостереження за фіалками, які ми посадили в ці ґрунти, встановлено - ґрунт з вул. Миру є найбільш забрудненим серед ґрунтів нашого селища , що пояснюється досить великим автомобільним потоком, оскільки тут знаходиться автомобільна заправна станція. Тому фіалка у даному ґрунті дуже погано проростає та розвивається.

2.3. Анкетування «Що ви знаєте про стан ґрунтів у нашому селищі?»

Ми провели серед учнів 8-11 класів анкетування «Що ви знаєте про стан ґрунтів у нашому селищі?»:

1. Чи знаєте ви, що таке кислотність ґрунту? (див. рис. 2.1)

2. Вкажіть джерела забруднення ґрунтового покриву? (див. рис. 2.2)

3. Як ви вважаєте, де в нашому селищі найгірший та найкращій ґрунт? (див. рис. 2.3)

4. Які наслідки забруднення ґрунтів?

5. Які заходи для запобігання забруднення ґрунтів ви можете запропонувати?

Рис.2.1. Чи знаєте ви, що таке кислотність ґрунту?

Рис. 2.2. Вкажіть джерела забруднення ґрунтового покриву.

Рис. 2.3. Як ви вважаєте, де в нашому селищі найгірший та найкращій ґрунт?

Було опитано близько 70 учнів. Після обробки даних отримали такі результати: більшість учнів не знають, що таке кислотність, але вказали джерела забруднення грунтів, найгірший та найкращий ґрунти в нашому селищі, наслідки та заходи запобігання забруднення ґрунтового покриву.

2.4. Визначення рН водної витяжки ґрунтів

Для підтвердження отриманих даних було проведено визначення кислотності ґрунтів у шкільній лабораторії . Для характеристики всіх ґрунтів визначають рН водної витяжки (концентрація іонів гідрогену в розчині); для ґрунтів, ненасичених основами, визначають рН сольової витяжки, обмінну та гідролітичну кислотність. Найчастіше рН визначають за допомогою приладів рН - метрів. Ми використовували універсальний індикатор для визначення рН середовища, який має спеціальну шкалу [6].

Методика визначення рН водної витяжки ґрунтів [7]:

Матеріали та обладнання: повітряно-сухий ґрунт, колби на 100 мл, циліндри на 100 мл, універсальний індикатор, стаканчик на 50 мл, паперові фільтри, дистильована вода, технічні терези.

Актуальну кислотність ґрунту визначають у водній витяжці ( водний рН ). Водний рН характеризує вміст вільних іонів водню в ґрунтовому розчині.

Хід роботи. 20 г повітряно-сухого ґрунту насипають в колбу, доливають 50 мл дистильованої води, збовтують суміш 5 хв і після цього фільтрують. Потім піпеткою набирають у стаканчик 10 мл фільтрату і в нього занурюють кінці смужок універсального індикатора. Порівнюють забарвлення смужок з індикаторною шкалою і записують знайдену величину рН.

Таблиця 2.1

Оцінка кислотності ґрунту за рН водної витяжки.

№ пробірки	Місце відбору проби	Універсальний індикатор(папір)	Оцінка кислотності грунту (рН водної витяжки)
1	Вул. Миру (АЗС)	Рожеве забарвлення	Сильнокислий (рН=3,5-4)
2	Вул. Гоголя (шкільна клумба)	Світлозелене забарвлення	Слаболужний (рН=7-8)
3	Вул. Торецька	Світлозелене забарвлення	Слаболужний (рН=7-8)

Дослід показав цікаві результати (таблиця 2.1): витяжка з ґрунту вул. Миру (біля АЗС) має підвищену кислотність (рН=3,5-4), витяжка зі шкільної клумби – слаболужне середовище (рН=7-8) і з вул. Торецька також слаболужне середовище (рН=7-8). Ми дійшли висновку, що найбільш сприятливим середовищем для розвитку рослин є нейтральна (рН=7), слабо лужна та слабо кисла (рН=5-6) реакція ґрунту.

Таким чином, ми розкрили екологічну сутність проблеми – забруднення родючих ґрунтів с.Новоекономічне хімічними речовинами, що утворюють викиди автотранспорту.

ВИСНОВКИ

На основі отриманих результатів дослідницької роботи та певних практичних дій ми зрозуміли, що ґрунт – це важливий компонент біосфери, національне багатство суспільства, без ґрунту неможливе життя.

В результаті нашої роботи ми:

1) Зібрали матеріал про склад ґрунтів, кислотність, методи визначення рН середовища.

2) Проаналізували, як кислотність впливає на розвиток рослин.

3) Виконали науково-дослідницький проект , метою якого була біоіндикаторна оцінка стану ґрунтів за тест-об'єктом.

4) Провели анкетування серед учнів школи «Що ви знаєте про стан ґрунтів в нашому селищі?».

5) Створили листівку «Джерела забруднення ґрунтів» (Додаток А).

Таким чином, ґрунт - це природний компонент, важливість якого переоцінити дуже складно . Забруднення ґрунту - одна з найголовніших проблем, для вирішення якої необхідна консолідація зусиль всіх без винятку членів світового співтовариства: вчених, політиків, громадських діячів і простих громадян. Кожен житель нашої планети повинен зрозуміти, що Земля - це наше спільне багатство, і включитися в активну боротьбу за її охорону.