Я не раз наблюдала, как на территории учебного заведения высаживаются разного рода растения, для прорастания которых требуются разные условия, разный подход, одним из которых, конечно, является почва и её химический состав. Поэтому мы вместе с учителем химии решили рассмотреть химический состав почвы на территории лицея путём проведения разнообразных реакций. А также нам было интересно сравнить, отличаются ли составы почв в нашем лицее и ДООЦ «Уральские зори». Я предположила, что почва на территории лицея и на территории детского оздоровительно-образовательного центра не имеет в своём химическом составе элементов, негативно влияющих на рост растений, и пригодна для произрастания многих растений.
В своем исследовании мы решили провести химический анализ состава почвы и определить уровень ее кислотности. Для своего анализа мы взяли с глубины 10 см образцы почвы с обоих участков. Почву мы просушили и просеяли через сито. Из полученных образцов была приготовлена почвенная вытяжка путем смешивания 20 г воздушно-сухой почвы с 50 мл дистиллированной воды в отдельной колбе объемом 100 мл.
Анализ на содержание карбонат-ионов
Благодаря нетолстому верхнему слою, содержащему малое количество гумуса, карбонатные почвы обладают низкой плодородностью и именно поэтому непригодны для разведения культур, обладающих достаточно глубокой корневой системой. Из-за pH-показателя, который равен или большего 7, усугубляется усвоение растениями железа с марганцем.
Небольшое количество почвы, взятой с территории лицея МОУ «МГМЛ», поместили в фарфоровую чашку и с помощью пипетки добавили пару капель 10 %-го раствора соляной кислоты. В результате реакции образовался оксид углерода (IV) в виде пузырьков. Мы наблюдали бурное длительное выделение углекислого газа. Следовательно, в почве есть достаточно большое содержание карбонатов.
То же самое мы проделали с почвой, взятой с территории ДООЦ «Уральские зори». Реакция получилась не такой бурной, что указывает на наличие в этой почве карбонатов, но в меньшем количестве.
Анализ на содержание сульфат-ионов
В почвенные вытяжки обоих образцов мы добавили по несколько капель концентрированной соляной кислоты и 20 %-го раствора хлорида бария. На наличие сульфатов в почве нам указала степень мутности раствора.
Определение свинца
Свинец влияет на все особенно важные процессы жизнедеятельности растений: усложняет фотосинтез, дыхание, рост и обмен воды. Это приводит к замедлению роста растений, уменьшению продуктивности. Среди механизмов воздействия на физиологические процессы выделяется выталкивание ионов отдельных металлов, которые участвуют в минеральном обмене растения. Известно, что при высокой его концентрации в тканях растений падает содержание фосфора, калия и кальция.
Мы добавили азотную кислоту и йодид калия. Осадка не наблюдалось ни в одном из образцов, поэтому можно смело сделать вывод, что катионов свинца в почвах нет.
Определение кислотности (pH)
От уровня щелочности или кислотности в почве зависит способность корневой системы растения усваивать питательные вещества. Реакцию почвы в этом эксперименте мы будем обозначать известным сочетанием букв — pH, что в переводе с латинского переводится как “pondus Hydrogenii”, или «вес водорода».
«Вес водорода» — это значит отношение ионов H⁺ к OH⁻. Кислотные почвы характеризуются преобладанием коллоидов ионов H⁺. Одинаковый уровень OH⁻ и H⁺ говорит о нейтральной реакции. Перевес в пользу OH⁻ сигнализирует о наличии в растворе щелочи. Кислотность может быть потенциальной и актуальной. Актуальную кислотность можно наблюдать в грунтах, имеющих повышенный уровень ионов водорода. Это можно определить по водной вытяжке. Понижение уровня pH происходит вследствие недостатка нейтрализующих веществ. Для определения щелочности и кислотности существует шкала с крайними показателями 0 и 14. 7 — это нейтральный показатель. Все, что превышает этот показатель, характеризуется как щелочное, в обратном случае — кислое.
После того как мы нанесли по одной капле из каждой почвенной вытяжки на лакмусовую бумажку, на ней стал появляться жёлтый цвет. Из чего следует, что обе почвы нейтральны.
Определение хлоридов
Большое количество хлоридов отрицательно влияет на растения. В них нарушаются процессы фотосинтеза. Превышение приводит к засолению почв.
Мы добавили к почвенной вытяжке азотную кислоту и хлорид серебра. Выпадения осадка не наблюдалось, что доказывало отсутствие в почве хлоридов. Повторив это же действие со вторым образцом, мы получили аналогичный результат.
Определение Fe (II)
Роль железа в жизни растений достаточно важна, так как оно входит в состав ферментов, а также принимает активное участие в обмене веществ и синтезе хлорофилла. Процесс дыхания растений также не обходится без железа. Для определения наличия Fe (II) мы добавили кристаллической красной кровяной соли к почвенной вытяжке.
При проверке почвы с территории лицея наблюдался признак реакции — бледно-голубое окрашивание. Из этого следует, что в почве есть незначительное количество ионов Fe (II).
После проверки второго образца почвы, взятого с территории ДООЦ, выяснилось, что почва не содержит железа, так как мы не наблюдали проявления реакции.
Определение Fe (III)
В пробирку с почвенной вытяжкой были добавлены несколько капель роданида калия (KSCN). Признак реакции первого образца: красное окрашивание, говорящее нам о наличии в почве соединений железа (III). По интенсивности окрашивания можно сказать, что в почве есть небольшое количество этого элемента. Признаков аналогичной реакции при исследовании второго образца не наблюдалось.
Определение Ca
Кальций является особенно важным элементом для растений, ведь благодаря ему происходит рост корневой системы, улучшается проницаемость мембран, повышается активность ферментов, секреция, формирование клеточных стенок, деление клеток и другие важные процессы в жизни растения. Недостаток кальция прежде всего отражается на корневой системе: рост боковых корней и корневых волосков прекращается.
К почвенной вытяжке был добавлен раствор карбоната калия и произведен нагрев. Появившееся помутнение подтвердило наличие в обеих почвах ионов Ca.
Определение Cu
Большая часть меди листьев, находящаяся в хлоропластах, связана с процессами фотосинтеза, стабилизирует хлорофилл, защищая его от разрушения. Медь является составным медьпротеида, образует окислительный фермент, содействует синтезу в растениях железосодержащих ферментов. Она положительно воздействует на синтез белков, обеспечивающих водоудерживающую способность растительных тканей. Она участвует в процессе фиксации азота растениями, увеличивает устойчивость к полеганию.
Добавили к почвенной вытяжке KOH, подогрели. Голубого осадка не наблюдалось ни при проверке почвы территории лицея, ни при проверке почвы детского оздоровительно-образовательного центра, из чего следует, что ионы меди отсутствуют.
Из всего вышесказанного, мы можем сделать вывод, что при проведении анализа почвы и почвенной вытяжки нами было замечено небольшое содержание сульфатов, незначительное количество ионов железа (Fe(II) и Fe(III)), ионов кальция. При этом в почве отсутствуют карбонаты, ионы свинца, хлориды и ионы меди. Результаты исследования подтвердили предположение о том, что почвы пришкольной территории являются пригодными для посадки декоративных растений.
Несмотря на кислотность почвы, которая находится в диапазоне нейтральная и слабокислая реакция, на пришкольном участке могут хорошо развиваться следующие растения: гайлардия, бархатцы, агератум, акроклинум, бегония, анютины глазки, василёк, гвоздика, гипсофила.
Литература:
- Димитриев А. Д. Экология и здоровье человека: Учебник для 9 кл. средней школы., 1999.
- Охрана окружающей среды: Учеб. для техн. спец. Вузов / Под ред. С. В. Белова. — М.: Высшая школа, 1991.
- Попова Т. А. Экология в школе: Мониторинг природной среды: Методическое пособие. — М.: ТЦ Сфера, 2005.
- Скальный А. В. Химические элементы в физиологии и экологии человека. — М.: Издательский дом «Оникс 21 век»: Мир, 2004.
- Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие. Под ред. Т. Я. Ашихминой. — М.: АГАР, 2000.
