Влияние химических веществ на рост и развитие растений. Влияние минеральных веществ на рост и развитие растений Влияние гуматов на биологические свойства почв

Cлайд 1

Влияние обработки семян фасоли растворами химических веществ на рост и развитие растений

Cлайд 2

Цель исследования: выяснить стимулирующее влияние обработки семян различными химическими веществами на развитие растений фасоли. Гипотеза: Обработка семян оказывает стимулирующее влияние на развитие растений

Cлайд 3

Задачи исследования: дать научное описание стимулирующего влияния различных химических веществ на развитие растений; освоить методику эксперимента по выявлению стимулирующего влияния различных химических веществ на развитие растений; по предложенной методике исследовать стимулирующее влияние шести химических веществ на развитие растений фасоли; сделать выводы по полученным результатам о стимулирующем влиянии химических веществ на рост и развитие растений.

Cлайд 4

Актуальность исследования: Современное растениеводство не может обойтись без специальных приемов, способствующих повышению урожайности растений, улучшающих их рост и развитие, предохраняющих от заболеваний и вредителей. В настоящее время на практике используют предпосевную обработку семян. Однако, нет полных сведений, какие химические вещества и как влияют на семена определенных растений, как действует обработка семян на различные фазы растения. В связи с этим, тема нашего исследования актуальна.

Cлайд 5

ПРАКТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ 1 проба – 1% раствор пищевой соли 2 проба – % раствор глюкозы 3 проба –1% раствор питьевой соды 4 проба –1% раствор борной кислоты 5 проба –1% раствор марганцевокислого калия 6 проба –вода.

Cлайд 6

Cлайд 7

Cлайд 8

Cлайд 9

Результаты исследования показали многие химические вещества являются регуляторами роста растений; некоторые химические вещества оказывают тормозящее действие. В данном случае это раствор борной кислоты; стимулирующее действие химических веществ проявляются на разных стадиях развития растений фасоли; пищевая соль влияет на скорость созревания плодов; питьевая сода влияет на скорость появления зародышевого корешка, на динамику всходов; марганцевокислый калий влияет на высоту растений; глюкоза влияет на урожайность.

Минеральные элементы играют большую роль в обмене веществ растений, а также коллоидно-химических свойств цитоплазмы. Нормальное развитие, рост и физиологические процессы не могут быть без минеральных элементов. Они могут играть роль структурных компонентов растительных тканей, катализаторов различных реакций, регуляторов осмотического давления, компонентов буферных систем и регуляторов проницаемости мембран.

Некоторые элементы, в том числе железо, медь и цинк, требуются в очень небольших количествах, но они необходимы, поскольку входят в состав простетических групп или коферментов определенных ферментных систем.

Другие элементы, такие, как марганец и магний, функционируют в качестве активаторов или ингибиторов ферментных систем.

Некоторые элементы, например бор, медь и цинк, необходимые для функционирования ферментов в незначительных количествах, в более высоких концентрациях очень ядовиты. Медь – входит в состав окислительных ферментов полифенолоксидазы и аскорбиноксидазы. Железо – входит в состав цитохромов и ферментов каталазы и пероксидазы. Марганец - стимулирует дыхание растений, окислительно-восстановительные процессы, фотосинтез, образование и передвижение сахаров. Основная его функция, заключается в активации ферментных систем. Кроме того, он влияет на доступность железа. Среднее содержание марганца в растениях равно 0,001%.

Избыток или недостаток макро или микроэлементов отрицательно сказывается на растениях. Высокая концентрация элементов вызывает коагуляцию коллоидов плазмы и её отмирание.

В настоящее время загрязнение окружающей среды, в том числе и тяжелыми металлами, возрастает с каждым годом, что оказывает негативное воздействие на почвы и растения и представляет угрозу для здоровья человека.

Избыточное поступление тяжелых металлов в организмы нарушает процессы метаболизма, тормозит рост и развитие, ведет к снижению продуктивности сельскохозяйственных культур.

Наибольшую опасность представляют те металлы, которые при нормальных условиях необходимы растениям как микроэлементы, К ним в первую очередь относятся цинк, медь, марганец, кобальт и другие. Накапливаясь в растениях вызывают отрицательные эффекты. При избытке меди у растений наступает хлороз и некроз молодых листьев, жилки остаются зелёными, железа прекращается рост корневой системы и всего растения. Листья при этом принимают более темный оттенок. Если же в силу каких-либо причин избыток железа оказался очень сильным, то листья начинают отмирать и осыпаться без всяких видимых изменений. Нефтепродукты нарушают проницаемость мембран, блокируют действие ряда ферментов, негативно действуют на растения, снижают урожайность и сроки созревания плодов.

ГОУ Гимназия 1505

«Московская городская педагогическая гимназия-лаборатория»

«Влияние различных веществ на рост и развитие растений»

Руководитель:

Москва, 2011 г.

Введение…………………………………………………………………………3

Теоретическая часть

1.1 Факторы роста и развития растения………………………………………………….5

1.2 Влияние тяжелых металлов на рост и развитие растений…………………………6

2. Экспериментальная часть

2.1. Результаты исследования. Анализ сухого остатка……………………………….14

3. Заключение……………………………………………………………………………….19

Список литературы……………………………………………………………………….21

Введение

Актуальность исследования. Крупными по размерам очагами интенсивного загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами являются мегаполисы: Москва - один из них. В таком густонаселенном городе необходимо учитывать воздействие солей тяжелых металлов на здоровье человека как в жилищах, так в рабочих и учебных местах. Актуальность моего исследования следует из того, что жилища и рабочие места практически всегда плохо проветриваются, а на источники тяжелых металлов обычно не обращают внимания. Особенно, вредному воздействию солей тяжелых металлов подвержены растения, которые есть в каждом доме или квартире. Растения легко накапливают различные вещества и не способны к активному движению. Следовательно, по их состоянию можно судить об экологической обстановке. А поскольку растения являются биоиндикаторами, т. е многие изменения имеют специфические проявления, они идеально походят для исследовательской работы. Таким образом, в данной работе необходимо выяснить, как именно соли тяжелых металлов влияют на рост и развитие растений.

Целью исследования является накопление и обработка данных о влиянии солей тяжёлых металлов на рост и развитие растений, а так же сравнение информации из используемой литературы с результатами научного эксперимента, который я собираюсь провести и затем описать в моей работе. Перед тем как начать экспериментальную деятельность мною были поставлено несколько важных задач :

Таблица развития растений

1 Растения 3 и 4 группы поливались растворами, превышающими ПДК (Предельно Допустимая Концентрация)

CuSO4 - 0,05г/10л - превысили в 10 раз

Pb(NO,02мг/10л - превысили в 200 раз

Группа растений	Дата наблюдения	Наблюдение (рост растений)
(Контроль)
	1шт сломалась 2.9 см-5.7см
	2шт сломались 3.4 см-6.3см
	1шт сломалась, перестали впитывать воду. Размер растений: 3,8см-6.8см
	1шт сломалась, начал расти настоящий лист, сильно выросли стебли растения, прекратила полив растений 3.9см-6.8см начал прорезаться настоящий листик
	4.1см-7.2см, поливку так и не начала, растения не до сих пор не впитывают воду.
	4.3см –7,5см
	4.5см–7.7см последний день наблюдений, в связи с гибелью большинства растений
	Самые маленькие из всех групп растений. Размер растений: 1.5см–2.5см
	1шт сломалась 2.5см-4.9см
	1шт погибла, растения стали хилыми, выглядят хуже остальных групп растений. Размер растений: 3.6см-6.2см
	2шт сломались, перестали поливаться, так как перестали впитывать воду. Размер растений 3.8см-6.7см
	4.1см-7см, появился настоящий лист
	Практически не изменились в росте, настоящий лист стал ещё больше, поливать не начала, так как воду до сих пор не впитывают
	4.2см-7.3см, самое большое количество выживших растений
	4.6см-7.4см, последний день наблюдений, в связи с гибелью большинства растений
III группа
	1шт погибла 1.5см-3.2см
	1шт сломалась 2.7см-6см
	растения выглядят хилыми, 1шт завяла, становятся тёмно-зелёного цвета, гораздо темнее, чем остальные группы растений. Размер растений: 3.2см-6.7см
	1шт завяла, 5шт упало, 1шт сломалась, начали плохо впитывать воду. Размер растений: 3.3см-6.9см
	Начал прорезаться новый настоящий листик, растения совсем перестали впитывать воду, в связи с этим прекратила полив 7шт растут, остальные упали и сломались. Размер растений 3.4см-7.3см
	Практически все растения упали, выглядят вялыми и безжизненными по сравнению с остальными группами растений 2шт упали
	3.7см-7.8см стоят только 5шт, все остальные упали, выглядят безжизненно
	3.8см-8см последний день наблюдений, в связи с гибелью большинства растений
IV группа (Pb)
	1.6см-2.3см 1шт завяла
	Несколько растений упало начинают заворачиваться листья 2.7см-5.8см
	1шт упала и сломалась, все растения наклонились в одну сторону, ещё сильнее завернулись листья. Размер растений: 3.1см–6.2см
	2шт упали и сломались, начал расти настоящий лист прекратила поливать, т к растения перестали впитывать воду. Размер растений: 3.4см–6.7см,
	2шт упали, хорошо виден настоящий лист, некоторые растения выглядят достаточно хилыми. Размер растений 3.6см–7см
	1шт сломалась, практически все растения выглядят хилыми и безжизненными, практически не изменились в росте, самый большой настоящий лист из всех групп растений
	Выглядят больными, 1шт завяла. Размер растений: 4.5-7.9
	4.6см-8см последний день наблюдений, в связи с гибелью большинства растений

Из данных, приведенных в таблице, следует, что по сравнению с контрольной группой растения поливаемые раствором нитрата свинца росли более интенсивно, рост кресс-салата поливаемых талой водой и раствором сульфата меди был замедлен.

Состояние растений различных групп отличалось: через 6 дней наблюдения растения 2 и 3 группы начали ломаться, у растений 4 группы стали заворачиваться листья. У растений, поливаемых талой водой отставание в росте наблюдалось раньше других (через 8 дней), кресс-салат со свинцом опередил в росте растения контрольной группы.

2.2. Анализ сухого остатка на ионы свинца и меди.

После окончания исследования скорости роста кресс-салата, мной был проведен анализ сухого остатка на наличие ионов свинца и меди в каждом образце. Для этого растения были высушены, каждая группа растений сожжена отдельно, и проанализирована на наличие ионов. Далее приведены примеры качественных реакций на ионы свинца и ионы меди:

1. Качественная реакция на ионы свинца: ионы свинца в растворе определяют с помощью йодид иона I -

В качестве источника йодид - ионов был взят раствор йодида калия.

2. Качественная реакция на ионы меди: ионы меди в растворе определяют с мощью сульфид ионов S2-

В качестве источника сульфд-ионов был взят раствор сульфида натрия.

Результаты анализа:

В контрольной группе растений не определился ни один из исследуемых ионов. В группе растений, поливаемых талым снегом определились ионы свинца и в очень малом количестве ионы меди. В сухом остатке растений, поливаемых раствором, содержащим меди были обнаружены лишь следы меди. В группе растений, поливаемых раствором нитрата свинца определились ионы свинца только на следующий день.

В результате проводимой работы, я пришла к следующим выводам:

1. Свинец стимулирует рост кресс-салата, при этом вызывает скручивание листьев и преждевременную гибель растений.

2. В растениях накапливается медь и вызывает небольшое замедление роста кресс-салата и ломкость стеблей.

3. Анализ растений, поливаемых талой водой показал, что в снеге собранном вдоль дороги на ул. Игральная содержатся и ионы свинца и ионы меди, что губительно влияет на рост и развитие растений.

3. Заключение

Проведенное изучение литературных источников и экспериментальное исследование дали возможность сравнивать полученные данные.

3.1. Литературные сведения

Сведения из литературы свидетельствуют о том, что при избытке свинца происходит снижение урожайности, подавление процессов фотосинтеза, появление темно-зелёных листьев, скручивание старых листьев и опадание листвы. В общем влияние избытка свинца на рост и развитие растений изучено недостаточно.

Медь вызывает токсические отравления и преждевременную гибель растений.

3.2 Экспериментальные данные

Проведенное нами исследование по выращиванию растений кресс-салата в условиях поступления различных ионов тяжелых металлов (свинец и медь), а также влияние талого снега на рост и развитие салата показало, что свинец вызывает усиленный рост растений при скручивании листьев; медь замедляет скорость роста и усиливает ломкость стеблей. Талый снег вызывает раннее отставание в росте и усиленную ломкость растений.

3.3 Выводы

Сравнивая данные из литературных источников и полученные экспериментальные данные, мы пришли к выводу, что литературные источники подтверждены исследованием. Однако имеются особенности: мы не проводили исследование влияния свинца на урожайность растений, интересным является тот факт, что свинец в группе растений поливаемых раствором нитрата свинца, определялся только на следующий день. Дополнительное изучение литературных данных показало, что свинец накапливается в первую очередь в корнях растений. Для анализа сухого остатка на ионы свинца и меди мы брали только надземную часть побега. Повышение концентрации ионов меди в растворе в 200 раз от ПДК не дало ожидаемых результатов – вместо предполагаемой скорой гибели кресс-салата, наблюдалось отставание в росте. Наличие ионов свинца и меди в талом снеге не вызвало суммарного эффекта (усиленный рост растений и ломкость стеблей), а замедлило скорость роста и развития растений при повышении ломкости.

Приложения

https://pandia.ru/text/78/243/images/image002_28.jpg" width="468" height="351 src=">

Развитие растений кресс-салата

https://pandia.ru/text/78/243/images/image004_28.jpg" width="456" height="342 src=">

Ломкость стеблей в отдельных группах кресс-салата

Список литературы.

Добролюбский и жизнь,- М.: Мол. Гвардия, 1956. Дробков и естественные радиоактивные элементы в жизни растений и животных, - Научно-популярная серия., М.: АН СССР, 1958. Вредные химические вещества. Неорганические соединения I-IV групп, Под ред. проф. Филова. В. А. - М.: Химия, 1988. Шапиро Я. С. Биологическая химия, М.- Издательский центр Вентана-Граф, 2010. Общая химия, Под ред. , - М.: Высшая школа, 2005. Подгорный, - М.: Издательство сельскохозяйственной литературы, журналов и плакатов, 1963. , Ковековдова в почвах и растениях г. Уссурийска и Уссурийского района, - Эл. журнал Исследовано в России, 2003. zhurnal. ape. *****/articles/2003/182.pdf Медицинский справочник. www. *****

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №79

ОРДЖОНИКИДЗЕВСКОГО РАЙОНА ГОРОДСКОГО ОКРУГА Г.УФА

Проектная работа

Тема: «Влияние химических веществ на рост и развитие растений»

Макашева Д., Мустафина Д.

Руководитель: Тайгильдина Т.С.,

учитель химии

Уфа-2015 г.

Тема: “ Влияние химических веществ на рост и развитие растений ”

Цель: изучение способности накапливать ионы элементов химических веществ растениями и их влияния на рост и развитие растений и человека , сравнение информации из используемой литературы с результатами научного эксперимента.

Задачи проекта:

Ознакомиться с химическими элементами, относящимися к загрязняющим веществам.

Провести исследование влияния ионов некоторых химических веществ на рост и развитие растений.

Выявить: накапливаются ли ионы металлов в растении.

Каким образом ионы металлов (в особенности тяжёлых) влияют на организм растений и человека

Методы исследования:

Определение по научной и справочной литературе основной информации для исследования.

Приготовить растворы, содержащий ионы тяжелых металлов и заложить эксперимент.

Провести наблюдения за растениями.

Определить влияние ионов тяжелых металлов на цвет листьев, длину корня длину корневых волосков, развитие растений.

Провести химический анализ самого растения для определения содержания ионов тяжелых металлов в растении.

Содержание:

1. Введение.

2.Актуальность.

3. Теоретическая часть:

4. Экспериментальная часть:

5. Заключение

6. Список литературы

1. Введение.

«Человечество, взятое в целом,

становится мощной геологи-

ческой силой».

В.И. Вернадский

Любое химическое загрязнение – это появление химического вещества в непредназначенном для него месте. Загрязнения, возникающие в процессе деятельности человека, являются главным фактором его вредного воздействия на природную среду . Крупным по размерам очагом интенсивного загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами и другими химическими веществами является город Уфа. В таком густонаселенном городе необходимо учитывать воздействие химических веществ на здоровье человека как в жилищах, так в рабочих и учебных местах. В атмосферный воздух города от автомобильного транспорта поступают тысячи тонн загрязняющих веществ, около 200 наименований, большинство которых токсичны. Основная доля вредных автомобильных выбросов приходится на оксиды углерода и азота, углеводороды и соли тяжелых металлов. Загрязнение воздуха и почв начинается при превышении критической загрузки дорог транспортными средствами, что составляет более 700-800 автомобилей в сутки. Население, проживающее вблизи автодорог, испытывает воздействие повышенных концентраций токсических веществ.

2. Актуальность

Актуальность нашего исследования следует из того, что жилища и рабочие места практически всегда плохо проветриваются, а на источники тяжелых металлов обычно не обращают внимания. Особенно, вредному воздействию подвержены растения, которые есть в каждом доме или квартире. Растения легко накапливают химические вещества и не способны к активному движению. Растительная пища является основным источником поступления тяжелых металлов и других веществ в организм человека и животных. С ней поступает от 40 до 80 % ионов тяжелых металлов, и только 20-40 % - с воздухом и водой. Поэтому от уровня накопления металлов в растениях, используемых в пищу, в значительной степени зависит здоровье населения. Следовательно, по их состоянию можно судить об экологической обстановке. А поскольку растения являются биоиндикаторами, т. е многие изменения имеют специфические проявления, они идеально походят для исследовательской работы. Таким образом, в данной работе мы выясняем, как именно химические вещества влияют на рост и развитие растений.

Работа основана на сравнении данных из литературных источников и научного эксперимента, а также его анализе.

Основные факторы роста и развития растений,- тепло, свет, воздух, вода, питание. Все эти факторы одинаково необходимы и выполняют определенные функции в жизни растений .

3. Теоретическая часть:

3.1. Факторы роста и развития растения.

Жизненный цикл роста и развития делится на определенные этапы - фазы. Условия внешней среды сильно влияют на процессы роста и развития растений.

ТЕПЛО. Тепло как в воздухе, так и в почве необходимо растениям во все периоды роста и развития. Требования к теплу у различных культур не одинаковы и зависят от происхождения, вида, биологии, фазы развития и возраста растения.

СВЕТ. Основной источник света - солнце. Только на свету растения создают из воды и углекислого газа воздуха сложные органические соединения. Продолжительность освещения сильно сказывается на росте и развитии растений. По отношению к условиям освещения растения неодинаковы. Южным растениям для более быстрого цветения и плодоношения необходима длина светового дня менее 12 часов, это растения короткого дня; северным - более 12 часов, это растения длинного дня.

ВОДА. Влажность не только почвы, но и воздуха необходима растению на протяжении всей его жизни. Прежде всего вода вместе с теплом пробуждает растение к жизни. Образовавшиеся корешки всасывают ее из почвы вместе с растворенными в ней минеральными солями. Вода (по объему) является главной составной частью растения. Она участвует в создании органических веществ и в растворенном виде разносит их по растению. Благодаря воде растворяется углекислый газ, высвобождается кислород, происходит обмен веществ, обеспечивается нужная температура растения. При достаточном запасе влаги в почве рост, развитие и плодообразование протекают нормально; недостаток влаги резко снижает урожай и качество продукции.

ВОЗДУХ. Из воздуха растения получают необходимый им углекислый газ, который является единственным источником углеродного питания. Содержание углекислого газа в воздухе ничтожно и составляет всего 0,03%. Обогащение воздуха углекислым газом идет в основном благодаря выделению его из почвы. Большую роль в образовании и выделении почвой углекислого газа играют органические и минеральные удобрения, вносимые в почву. Чем энергичнее происходят в почве процессы жизнедеятельности микроорганизмов, тем активнее протекает разложение органических веществ, а следовательно, тем больше углекислого газа выделяется в припочвенный слой воздуха.

ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ. Для нормального роста и развития растениям требуются различные элементы питания. Основные из них - азот, фосфор, калий, серу, магний, кальций, железо - растения получают из почвы. Эти элементы потребляются растениями в больших количествах и называются макроэлементами. Бор, марганец, медь, молибден, цинк, кремний, кобальт, натрий, которые также необходимы растениям, но в небольших количествах, называют микроэлементами .

3.2 . Влияние тяжелых металлов на рост и развитие растений.

Тяжелые металлы - биологически активные металлы. Тяжелые металлы относятся к загрязняющим веществам, наблюдения за которыми обязательны во всех средах. Термин "тяжелые металлы", характеризующий широкую группу загрязняющих веществ, получил в настоящее время значительное распространение. Пристальное внимание тяжелым металлам в окружающей среде стало уделяться, когда выяснилось, что они могут вызывать тяжелые заболевания.

К тяжелым металлам относят более 40 металлов периодической системы Д.И. Менделеева с атомной массой свыше 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi и др. В соответствии с классификацией Н. Реймерса, тяжелыми следует считать металлы с плотностью более 8 г/см3: Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. Ионы тяжелых металлов не подвержены биохимическому разложению и могут образовывать летучие газообразные и высокотоксичные металлорганические соединения .

Коварство тяжелых металлов заключается в том, что они загрязняют экосистему не только быстро, но и незаметно, так как не имеют цвета, запаха, вкуса. Для выведения тяжелых металлов из экосистемы до безопасного уровня требуется весьма продолжительный период времени при условии полного прекращения их поступления.

Кобальт. Присутствуя в тканях растений, кобальт участвует в обменных процессах. Способность к накоплению этого элемента у бобовых выше, чем у злаковых и овощных растений. Кобальт участвует в ферментных системах клубеньковых бактерий, осуществляющих фиксацию атмосферного азота; стимулирует рост, развитие и продуктивность бобовых и растений ряда других семейств. В микродозах кобальт является необходимым элементом для нормальной жизнедеятельности многих растений и животных. Вместе с тем повышенные концентрации соединений кобальта являются токсичными.

Дефицит кобальта в организме приводит к развитию Мега-лобластической анемии типа Бирмера. Избыток кобальта способствует развитию полицитемии. Это связано с тем, что кобальт регулирует процессы эритропоэза, входит в состав витамина В12, т. е. является антианемическим фактором (цианокобаламин).

Молибден особенно важен для бобовых растений; он концентрируется в клубеньках бобовых, способствует их образованию и росту и стимулирует фиксацию клубень­ковыми бактериями атмосферного азота.

Молибден оказывает положительное влияние не только на бобовые растения, но и на цветную капусту, томаты, сахарную свеклу, лен и др. Растениями-инди­каторами недостатка молибдена могут быть томаты, ко­чанная капуста, шпинат, салат, лимоны.

Молибден необходим не только для процесса синтеза белков в растениях, но и для синтеза витамина С и ка­ротина, синтеза и передвижения углеводов, использова­ния фосфора.

У человека молибден тормозит рост костной ткани. В процессе обмена молибден тесно связан с медью, которая корригирует его действие на внутренние органы и кость.

Никель . Растения в районе никелевых месторождений могут накоплять в себе значительные количества никеля. При этом наблюдаются явления эндемического заболевания растений, например уродливые формы астр, что может быть биологическим и видовым индикатором в поисках никелевых месторождений.

Типичные симптомы повреждающего токсического действия никеля: хлороз, по­явление желтого окрашивания с последующим некрозом, оста­новка роста корней и появления молодых побегов или ростков, деформация частей растения, необычная пятнистость, в некото­рых случаях - гибель всего растения.

Известно, что никель принимает участие в ферментативных реакциях у животных и растений. В организме животных он накапливается в ороговевших тканях, особенно в перьях. Повышенное содержание никеля в почвах приводят к эндемическим заболеваниям - у растений появляются уродливые формы, у животных - заболевания глаз, связанные с накоплением никеля в роговице.

Никель - основная причина аллергии (контактного дерматита) на металлы, контактирующие с кожей (украшения, часы, джинсовые заклепки).

Марганец. Сред­нее содержание марганца в растениях равно 0,001 %. Марганец служит катализатором процессов дыхания растений, принимает участие в про­цессе фотосинтеза.

При недостатке марганца в почвах возникают заболевания растений, харак­теризующиеся в общем появлением на листьях растений хлоротичных пятен, которые в дальнейшем переходят в очаги некроза (отмирания). Обычно при этом заболева­нии происходит задержка роста растений и их гибель.

У человека при избытке марганца забиваются канальцы нервных клеток. Снижается проводимость нервного импульса, как следствие повышается утомляемость, сонливость, снижается быстрота реакции, работоспособность, появляются головокружение, депрессивные, подавленные состояния.

Медь не­обходима для жизнедеятельности растительных организ­мов. Почти вся медь листьев сосредоточена в хлоропластах и тесно связана с процессами фотосинтеза; медь стабилизирует хлорофилл, предохраняет его от разрушения.

Медь является жизненно важным элементом, который входит в состав многих витаминов, гормонов, ферментов, дыхательных пигментов, участвует в процессах обмена веществ, в тканевом дыхании и т.д.

При недостатке меди у человека можно наблюдать торможение всасывания железа, угнетение кроветворения, ухудшение деятельности сердечно-сосудистой системы, увеличение риска ишемической болезни сердца, ухудшение состояния костной и соединительной ткани, нарушение минерализации костей, остеопороз, переломы костей и т.д.

При избыточном содержании функциональные расстройства нервной системы (ухудшение памяти, депрессия, бессонница) и многое другое.

Цинк. В среднем в растениях обнаруживается 0,0003% цинка. Растения, развивающиеся в условиях недостаточно­сти цинка, бедны хлорофиллом; напротив, листья, бога­тые хлорофиллом, содержат максимальные количества цинка.

Под влиянием цинка происходит увеличение содержа­ния витамина С, каротина, углеводов и белков в ряде ви­дов растений, цинк усиливает рост корневой системы и положительно сказывается на морозоустойчивости, а так­же жаро-, засухо- и солеустойчивости растений. Соедине­ния цинка имеют большое значение для процессов плодо­ношения.

Если у человека нормальный уровень цинка, тогда его иммунная система работает как часы.

Избыток цинка может разбалансировать метаболические равновесия других металлов.

Железо. Содержание железа в растениях невелико, обычно оно составляет сотые доли процента. Железо входит в состав ферментов, катализирующих образование хлорофилла, принимает активное участие в окислительно-восстановительных процессах.

При недостатке железа изменяется не только окраска молодых листьев, но и фотосинтез, рост растений замедляется.

Однако избыток железа (избыточная доза 200мг и выше) вызывает зашлаковывание организма на клеточном уровне, приводит к сидерозу.

Свинец в растениях не выполняет никаких биологически важных функций и является абсолютным оксидантом.

Токсичность свинца проявляется в задержке прорастания семян и роста, хлорозе, увядании и гибели растений.

Для живых организмов свинец и его соединения относятся к ядам, действующим преимущественно на нервную систему и сердечнососудистую, а также непосредственно на кровь. Токсичное действие свинца связано сего способностью замещать кальций в костях и нервных волокнах.

Барий присутствует во всех органах растений. Биологическая роль его не выявлена, накапливается, но на развитие и рост не влияет. Для животных и человека барий ядовит, поэтому травы, содержащие много бария, вызывают отравление.

Тяжелые металлы являются необходимой частицей всех живых организмов. В биологии их называют микроэлементами. Но накопление тяжелых металлов влияет на организм растения отрицательно. Например, к снижению скорости роста, увяданию надземной части растения, повреждению его корневой системы или к изменению водного баланса и т д. У животных появляются заболевания различных систем органов: дыхательной, пищеварительной, эндокринной и нервной систем.

Причиной накопления повышенного количества металлов в растениях, является загрязнение почвы. Соли тяжелых металлов постепенно переходят в растворимую форму и поступают в корневую систему растений. Также соли тяжелых металлов в малый промежуток времени могут находится в воздухе и вызывать отравления дыхательных путей.

Когда содержание тяжелых металлов в организме превышает предельно-допустимые концентрации, начинается их отрицательное воздействие на человека. Помимо прямых последствий в виде отравления, возникают и косвенные – ионы тяжелых металлов засоряют каналы почек и печени, чем снижают способность этих органов к фильтрации. Вследствие этого в организме накапливаются токсины и продукты жизнедеятельности клеток, что приводит к общему ухудшению здоровья человека.

Вся опасность воздействия тяжелых металлов заключается в том, что они остаются в организме человека навсегда. Вывести их можно лишь употребляя белки, содержащиеся в молоке и белых грибах, а также пектин, который можно найти в мармеладе и фруктово-ягодном желе.

4. Экспериментальная часть:

4.1.Результаты исследования. Анализ сухого остатка.

Целью экспериментальной части исследования является обработка данных о влиянии солей тяжёлых металлов свинца и соли на рост и развитие растений, а так же сравнение информации с итоговыми результатами эксперимента. Влияние солей свинца и соли изучено недостаточно, что представляет особый интерес для исследования. Для проведения исследования было выбрано быстрорастущее съедобное растение из рода однолетних травянистых растений из семейства Злаки, или Мятликовые - Овес. Это растение было выбрано в связи с его нетребовательностью к различным видам почв, а так же в связи с его живучестью. Овес быстро растет и является биоиндикатором, что делает его самым удачным объектом для проведения опытов в короткие сроки.

В качестве токсичных ионов нами были выбраны ионы свинца и соли, т. к. они накапливаются в растениях и не выводятся в результате обмена веществ. Кроме этого соли свинца и соли могут вызывать тяжелые отравления организма.

Выращивание овса производилось в сентябре-октябре 2015 года. Грунт и количество почвы у всех образцов было одинаковым. В процессе эксперимента производилось регулярное наблюдение – измерение растений, зрительная оценка состояния овса в разных группах, фотосъёмка растений. Всего было взято пять контрольных групп растений, где участвовало умеренное количество зерна, которые поливались водой содержащей тяжелые металлы: сульфатом меди, хлоридом натрия, а так дождевой водой из лужи (В.Д.), удобренной водой (гумусом), и обычной отстоявшейся водой из-под водосточного крана (контроль). Два горшка, которые поливались водой из лужи (вода была собрана на улице Кольцевой). Один горшок поливался раствором воды+гумуса (был куплен в магазине). Растения, которые поливались водой, содержащей CuSO4 (сульфат меди II), концентрация 0,05г/10л. Растения, поливавшиеся водой, где содержится NaCl (хлорид натрия) -2% раствор.

Данные концентрации выбраны именно такими по причине отсутствия аналитических весов в химической лаборатории гимназии. Школьные весы позволяют взвешивать вещества с массой не менее 0,02 мг, поэтому для уменьшения концентрации веществ был взят объем воды 10 литров.

Контроль (вода). Вода́ (оксид водорода) - бинарное неорганическое соединение с химической формулой Н2O. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного - кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью. При нормальных условиях представляет собой прозрачную жидкость, не имеет цвета (в малом объёме), запаха и вкуса. В твёрдом состоянии называется льдом (кристаллы льда могут образовывать снег или иней), а в газообразном - водяным паром. Вода также может существовать в виде жидких кристаллов (на гидрофильных поверхностях).

Около 71 % поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озёра, реки, льды) - 361,13 млн км2. На Земле примерно 96,5 % воды приходится на океаны, 1,7 % мировых запасов составляют грунтовые воды, ещё 1,7 % - ледники и ледяные шапки Антарктиды и Гренландии, небольшая часть находится в реках, озёрах и болотах, и 0,001 % в облаках (образуются из взвешенных в воздухе частиц льда и жидкой воды).Большая часть земной воды - солёная, непригодная для сельского хозяйства и питья. Доля пресной составляет около 2,5 %, причём 98,8 % этой воды находится в ледниках и грунтовых водах. Менее 0,3 % всей пресной воды содержится в реках, озёрах и атмосфере, и ещё меньшее количество (0,003 %) находится в живых организмах.Является хорошим сильнополярным растворителем. В природных условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы).

Исключительно важна роль воды в возникновении и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды. Вода является важнейшим веществом для всех живых существ на планете Земля.

Гумус (удобрение). Основной показатель плодородия почвы – содержание гумуса – важнейшей составной части органического вещества почвы.

Почвы бедные органическим веществом (гумусом) становятся менее устойчивыми к постоянному активному воздействию почвообрабатывающих орудий в условиях интенсивного их использования и быстрее теряют такие агрономически ценные свойства, как структурность, плотность, капиллярность, водопроницаемость, влагоемкость, которые тоже являются показателями почвенного плодородия.

А если еще учесть, что именно гумус является основным источником питательных веществ, так как в его состав входит почти весь азот почвы – 98-99%; около 60% фосфора и серы, а также значительная часть других питательных элементов, то тревога специалистов сельского хозяйства по поводу резкого сокращения запасов гумуса в различных почвах понятна.

Вода из лужи (дождевая). Одна из форм атмосферных осадков дождевая вода (Д.В.). В условиях загрязненной атмосферы в дождевую воду попадают растворяющиеся в ней оксиды азота и серы, пыль.

В странах Западной Европы и во многих районах Соединенных Штатах Америки и Российской Федерации в первые минуты дождя дождевая вода оказывается более грязной, чем городские стоки (по этой причине не следует ходить под дождем с непокрытой головой).

При растворении в дождевой воде значительных количеств оксидов серы и азота выпадают кислотные дожди. Даже в сельской местности не следует использовать дождевую воду для питья.

Сульфат меди (2) (CuSO4). Сульфа́т ме́ди(II) (медь серноки́слая) - неорганическое соединение, медная соль серной кислоты с формулой CuSO4. Нелетучее, не имеет запаха. Безводное вещество бесцветное, непрозрачное, очень гигроскопичное. Кристаллогидраты - прозрачные негигроскопичные кристаллы различных оттенков синего с горьковато-металлическим вкусом, на воздухе постепенно выветриваются (теряют кристаллизационную воду). Сульфат меди(II) хорошо растворим в воде. Из водных растворов кристаллизуется голубой пентагидрат CuSO4·5H2O - медный купоро́с. Токсичность медного купороса для теплокровных животных относительно невысокая, в то же время он высокотоксичен для рыб.

Реакция гидратации безводного сульфата меди(II) экзотермическая и проходит со значительным выделением тепла.

В природе встречается в виде минералов халькантита (CuSO4·5H2O), халькокианита (CuSO4), бонаттита (CuSO4·3H2O), бутита (CuSO4·7H2O) и в составе других минералов.

Обладает дезинфицирующими, антисептическими, вяжущими свойствами. Применяется в медицине, в растениеводстве как антисептик, фунгицид или медно-серное удобрение.

Хлори́д на́трия (NaCl, хлористый натрий) - натриевая соль соляной кислоты. Известен в быту под названием поваренной соли, основным компонентом которой и является. Хлорид натрия в значительном количестве содержится в морской воде, придавая ей солёный вкус. Встречается в природе в виде минерала галита (каменной соли). Чистый хлорид натрия представляет собой бесцветные кристаллы, но с различными примесями его цвет может принимать голубой, фиолетовый, розовый, жёлтый или серый оттенок. В природе хлорид натрия встречается в виде минерала галита, который образует залежи каменной соли среди осадочных горных пород, прослойки и линзы на берегах солёных озёр и лиманов, соляные корки в солончаках и на стенках кратеров вулканов и в сольфатарах. Огромное количество хлорида натрия растворено в морской воде. Мировой океан содержит 4 × 1015 тонн NaCl, то есть из каждой тысячи тонн морской воды можно получить в среднем 1,3 тонны хлорида натрия. Следы NaCl постоянно содержатся в атмосфере в результате испарения брызг морской воды. В облаках на высоте полтора километра 30 % капель, больших 10 мкм по размеру, содержат NaCl. Также он найден в кристаллах снега.

Результаты наших наблюдений представлены в следующих записях:

Наблюдения:

Раствор гумуса

Вода из лужи

Раствор соли поваренной

11.09.15

Произведена посадка зерен в почву и политая определенной водой для продолжительного прорастания

12.09.15-13.09.15

Без изменений

14.09 15

Пустили корни

Без изменений

15.09.15

2 см

1см

4см

2 см

Без изменений

16.09.15

Ростков стало больше, увеличились на 1,2 см

Появились корни

17.09.15

5 см

5 см

6 см

7 см

Появились корни

18.09.15

10 см

11 см

12 см

12см

Появились корни

19.09.15

12 см

12 см

15 см

16 см

Пошли ростки

22.09.15

16 см

18 см

18 см

19 см, концы листьев подсохли, листья слегка скручены

1 см

24.09.15

19 см

17 см

20 см

22 см, концы листьев сильно подсохли

2 см

27.09.15

21 см

22 см, концы листьев подсохли, листья слегка скручены

22 см, растение вянет

2,7 см

4.10.15

22 см, концы листьев слегка подсохли

22,5 см; растение завяло

23см, растение вянет

Концы ростков засохли, сами ростки лежат на почве

4 см

11.10.15

Срезали для выявления тяжелых металлов

Из данных, приведенных в таблице, следует, что по сравнению с контрольной группой растения поливаемые раствором гумуса росли более интенсивно, рост овса поливаемого раствором хлорида натрия(соли) был замедлен.

Анализ сухого остатка:

После окончания исследования скорости роста овса, нами был проведен анализ сухого остатка на наличие ионов свинца, меди, хлора в каждом образце. Для этого растения были высушены, каждая группа растений сожжена отдельно и растворены в горячей дистиллированной воде, раствор был отфильтрован и был проведен анализ сухого остатка. Использовали реактивы для ионов меди: раствор нашатырного спирта и сульфид натрия, для ионов свинца – иодид калия, для ионов хлора – нитрат серебра.

1. Качественная реакция на ионы меди:

Cu +2 + OH -1 → Cu ( OH ) 2 ↓ (голубой)

Cu +2 + S -2 → CuS↓ (черный)

1. Качественная реакция на ионы свинца:

Pb +2 + I -1 → PbI↓ (желтый)

1. Качественная реакция на ионы хлора:

Ag +1 + Cl -1 → AgCl ↓ (белый)

В контрольной группе растений не определились ионы меди и свинца, есть следы хлора. В группе растений, поливаемых водой из лужи определились ионы свинца в небольшом количестве (окраска была желтоватой, немного выпало черного осадка) , в очень малом количестве ионы меди и обнаружены следы хлора. В сухом остатке растений, поливаемых раствором сульфата меди, бали обнаружены лишь следы меди. В группе растений, поливаемые раствором хлорида натрия определились только ионы хлора в большом количестве. В растениях, поливаемых раствором гумуса, кроме небольших следов иона хлора ничего не было обнаружено.

Заключение

В результате проводимой работы, мы пришли к следующим выводам:

Свинец стимулирует рост овса, при этом может вызвать преждевременную гибель растения.

В растениях накапливается медь и вызывает небольшое замедление роста овса и ломкость стеблей.

Анализ растений. поливаемых водой из лужи показал, что в этой воде, собранной вдоль дороги улицы Кольцевой. содержатся и ионы свинца, и ионы меди, что губительно влияет на рост и развитие растений. Растение резко увеличивает свой рост и быстро вянет.

Проведенное нами изучение литературных источников и экспериментальное исследование дали возможность сравнивать полученные данные.

Литературные сведения: Сведения из литературы свидетельствуют о том, что при избытке свинца происходит снижение урожайности, подавление процессов фотосинтеза, появление темно-зеленых листьев, скручивание старых листьев и опадание листвы. В общем, влияние избытка свинца на рост и развитие растений изучено недостаточно. Медь вызывает токсическое отравление и преждевременную гибель. Хлор замедляет рост и развитие растений, используют для борьбы с сорняками.

Экспериментальные данные: Исследования по выращиванию растений овса в условиях поступления различных ионов тяжелых металлов (свинец и медь), а также влияние воды из лужи на рост и развитие растения овса показало, что что они усиливают скручивание листьев, концы листьев сохнут. Гумус умеренно поддерживает рост растений. мы пришли к выводу, что литературные источники подтверждены исследованием.

Вывод: Результаты нашей работы не утешительны. Большое содержание катионов металлов способны концентрироваться в организме растений и оказывать губительное действие, даже гибель. В нужном количестве катионы металлов необходимы всем живым организмам, как растениям, так и животным. Но их недостаток или избыток вызывает различные расстройства, недомогания и вполне серьезные заболевания. И если растение, которое питается водой богатой ионами этих металлов, попадает к нам на стол – вот оно страшное! Хочется верить, что придумают безотходные производства, не будет сточных вод, газовых выбросов и твердых отходов

Список литературы:

Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 1988.

Казаренко В.М. Мягкоступова О.В., Исследовательский практикум.

Крискунов Е. А., Пасечник В. В., Сидорин А. П. Экология учебник для 9-го класса издательский лом "Дрофа" 1995

Химия в школе. - 2007г. - №5 - с.55-62.

Химия в школе. -1998. - № 4 -с.9-13.

Добролюбский О.К. Микроэлементы и жизнь. – Молодая гвардия, 1956

Интернет