Научно-исследовательская работа «Проблемы загрязнения окружающей среды. Почва в Белиджи и её загрязнение»

Почва - это некий мост, звено, которое связывает биотические и абиотические компоненты ландшафта. (Приложение). Основные процессы, в результате которых образуется почва, это выветривание и жизнедеятельность живых организмов. В результате процессов механического выветривания материнская порода разрушается и постепенно измельчается, а живые организмы наполняют эту неживую массу органическими веществами.  Загрязнение человеком почвы - это одна из главнейших проблем современной экологии и природопользования, которая особенно заострилась во второй половине ХХ века. Ключевым свойством почвы, которое отличает ее от любого другого компонента ландшафта, является ее плодородность. Это уникальное свойство, удовлетворяющее растения в необходимых питательных веществах, влаге и воздухе. Таким образом, почва обеспечивает биологическую продуктивность всей растительности и урожайность сельскохозяйственных культур. Вот почему загрязнение почвы и воды является настолько острой проблемой на планете.

I.Основная часть.

1.1.Почвоведение

Исследованиями почв занимается особая наука –почвоведение, основателем которой считают Василия Докучаева - ученого с мировым именем. Именно он, еще в конце XIX века, первый отметил, что почвы распространяются по земной поверхности вполне закономерно (широтная зональность почв), а также назвал четкие морфологические признаки грунта. В.Докучаев рассматривал грунт, как целостное и самостоятельное природное образование, что до него не делал никто из ученых. Самая известная работа ученого - "Русский чернозем" 1883 года - является настольной книгой для всех современных почвоведов. В. Докучаев провел тщательные исследования грунтов степной зоны современной России и Украины, результаты которых легли в основу книги. В ней автор выделил основные факторы почвообразования: материнская порода, рельеф, климат, возраст и растительный мир. Ученый дает весьма интересное определение понятию: "почва есть функция от материнской породы, климата и организмов, умноженная на время".Фраза "земля-кормилица", которую мы слышим очень часто, не является символичной или метафоричной. Это действительно так. Это главный источник продовольствия для человечества, который, так или иначе, дает около 95% всех продуктов питания. Общая площадь всех земельных ресурсов нашей планеты составляет на сегодня 129 миллионов км² площади суши, из которых 10% занимают пахотные земли, а еще 25% - сенокосы и пастбища. Изучать почвы начали только в XIX веке, но люди знали о прекрасном их свойстве - о плодородности, с самых древних времен. Именно почве обязаны своим существованием все растительные и животные организмы на Земле, включая и человека. Ведь не случайно самыми густонаселенными территориями планеты являются области с самыми плодородными почвами. Почвы – это главный ресурс сельскохозяйственного производства. Множество конвенций и деклараций, принятых на международном уровне, призывают рационально и бережно относиться к почве. И это очевидно, ведь тотальное загрязнение земель и почв ставит под угрозу существование всего человечества на планете. Почвенный покров- важнейший элемент географической оболочки Земли , отвечающий за все процессы в биосфере. Почва аккумулирует в себе огромное количество органических веществ и энергии, выполняя, тем самым, роль гигантского биологического фильтра. Это - ключевое звено биосферы, разрушение которого нарушит всю ее функциональную структуру. В XXI столетии нагрузка на почвенный покров выросла в несколько раз, а проблема загрязнения почвы выходит в ранг первостепенной и глобальной. Стоит отметить, что решение этой проблемы зависит от согласованности действий всех государств мира. Загрязнением почвы называют процесс деградации почвенного покрова, при котором значительно увеличивается содержание в нем химических веществ. Индикаторами этого процесса становятся живые организмы, в частности, растения, которые первыми страдают от нарушения природного состава почвы. При этом реакция растений зависит от уровня их чувствительности к подобным изменениям. Следует отметить, что в нашем государстве предусмотрена уголовная ответственность за загрязнение человеком земель. В частности, статья 254 Уголовного кодекса РФ звучит как "Порча земли".Основные загрязнения почвы начались в ХХ веке с бурным развитием промышленного комплекса. Под загрязнением почв понимают внесение в грунт нетипичных для него компонентов - так называемых "загрязнителей". Они могут пребывать в любом агрегатном состоянии - жидком, твердом, газообразном или комплексном. Все почвенные загрязнители можно поделить на 4 группы: органические-пестициды, ароматические углеводороды, хлорсодержащие вещества, фенолы, органические кислоты, нефтепродукты, бензин, лаки и краски; неорганические -тяжелые металлы, асбест, цианиды, щелочи, неорганические кислоты и прочие; радиоактивные; биологические -бактерии, патогенные микроорганизмы, водоросли и т.п..Таким образом, основные загрязнения почвы осуществляются именно при помощи этих и некоторых других загрязнителей. Повышенное содержание данных веществ в грунте может привести к негативным и необратимым последствиям. На сегодняшний день можно назвать большое количество таких источников. И число их с каждым годом только увеличивается.

1.2.Основные источники загрязнения почв

Перечислим основные источники загрязнения почв:

1.Жилые дома и коммунальные службы. Это главный источник загрязнения земель в городах. В этом случае загрязнение человеком почвы происходит через бытовые отходы, остатки пищи, строительный мусор и предметы домашнего обихода (старая мебель, одежда и т.п.). В крупных городах вопрос "куда девать мусор?" превращается в настоящую трагедию для городских властей. Поэтому на окраинах городов вырастают огромные километровые свалки, куда свозится весь бытовой мусор. В развитых странах Запада уже давно внедрена практика переработки мусора на специальных установках и заводах. Причем на этом там зарабатываются немалые деньги. В нашей стране пока такие случаи, увы, единичны.

2 Фабрики и заводы. В этой группе основные источники загрязнения почв - это химическая, горнодобывающая и машиностроительная отрасль. Цианиды, мышьяк, стирол, бензол, сгустки полимеров, сажа - все эти страшные вещества попадают в грунт в районе крупных промышленных предприятий. Большой проблемой нынче также является проблема утилизации автомобильных шин, выступающих причиной больших пожаров, которые очень трудно потушить.

3 Транспортный комплекс. Источники загрязнения земель в данном случае - свинец, углеводород, сажа, а также оксиды азота. Все эти вещества выделяются в процессе работы двигателей внутреннего сгорания, затем оседают на поверхность земли и впитываются растениями. Таким образом, они попадают и в почвенный покров. При этом степень загрязнения почвы будет максимально высокой вдоль крупных шоссе и возле автомобильных развязок.

4 Агропромышленный комплекс. Получая от земли продукты питания, мы в то же время отравляем ее, как бы парадоксально это ни звучало. Загрязнение человеком почвы здесь происходит через внесение в землю удобрений и химикатов. Именно так в грунт попадают страшные для него вещества - ртуть, пестициды, свинец и кадмий. Кроме того, излишки химикатов могут смываться с полей дождями, попадая в постоянные водотоки и подземные воды.

5 Радиоактивные отходы. Очень большую опасность несет в себе загрязнение почвы отходами ядерной промышленности. Мало кто знает, что во время ядерных реакций на АЭС около 98-99% топлива уходит в отходы. Это продукты расщепления урана - цезий, плутоний, стронций и другие элементы, которые необычайно опасны. Очень большой проблемой для нашей страны является захоронение этих радиоактивных отходов. Каждый год в мире образуется около 200 тысяч кубометров ядерных отходов.

1.3.Практическая  работа.

Почва имеет большое значение для роста и развития растений. Корневая система  находится постоянно в почве, и поэтому свойства почвенного раствора, окружающего корневую системы оказывает большое влияние на жизнь и функции всего растения. Растения приспособились к определенным условиям различных почв и растут нормально лишь там, где свойства почвы являются для них оптимальными. Развитие корневой системы у растения зависит от плодородия почвы, а плодородие почвы зависит от механического состава, морфологических признаков и кислотности. Прежде всего необходимо определить механический состав почвы, а также сравнить развитие биоиндикатора в различных срезах почвы села Белиджи для выявления уровня загрязненности. Опыты проводили в школе в кабинете географии с научным руководителем , учитывая технику безопасности в обращении со спиртовкой и стеклянными колбами.

Опыт 1. Бросили комочек сухой почвы в стакан с водой. Из почвы начали появляться пузырьки. Спустя час стенки стакана покрылись мелкими пузырьками. Значит, в состав почвы входит воздух. (Приложение. Рис. 1, 2, 3.)

 Опыт 2. Насыпали немного почвы на лоток и накрыли стеклом. Стекло запотело, а через час на нем появились капельки воды. Следовательно, в почве есть вода.(Приложение.Рис. 4)

Опыт 3 . Нагрели почву над спиртовкой. Появился лёгкий дымок и неприятный запах, это сгорает перегной, который образовался из остатков растений и животных. Перегной придаёт почве тёмный цвет, влияет на плодородие почвы.(Приложение.Рис. 5, 6.)

Опыт 4. Слегка прокалённую почву, в которой перегной частично выгорел, насыпали в стакан с водой и размешали. Вода стала мутной. Когда осели частички почвы,  мы рассмотрели различные её слои. На дне видны песчинки песка и глины. Сверху – перегной. Но когда часть перегноя сгорела, образовался пепел серого цвета. Он осел поверх всех слоёв. Можно сделать вывод, что в состав почвы входят песок и глина.(Приложение.Рис. 7,8.)

Опыт 5. Несколько капель раствора  поместили на стеклянную пластинку. Оставили на некоторое время у батареи центрального отопления. Вода испарилась, а на стекле остался белый налёт, это минеральные соли. Данный опыт показывает, что в почве содержатся минеральные соли, которые растворяются в воде.(Приложение.Рис. 9)

Проведенные опыты наглядно доказали, что в состав почвы входят: воздух, вода, перегной, песок и глина, минеральный соли. Данные составляющие необходимы для жизни растений. Зная механический состав почвы мы проводим следующий опыт: «Выявление уровня загрязненности почвы с помощью биоиндикатора». Биоиндикация — метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития организмов — биоиндикаторов. В качестве биоиндикатора нам послужит семена кресс-салата. Для сравнения мы взяли три среза почв: с пришкольного участка, которая находится вблизи главной дороги,с пахотных земель  и готового грунта (универсального) для всех видов растений.(Приложение.Рис 10,11,12,13,14).Субстраты во всех емкостях увлажнили одним и тем же количеством отстоянной водопроводной воды до появления признаков насыщения.В каждую емкость на поверхность субстрата уложили по 30 семян кресс-салата. Расстояние между соседними семенами должно быть по возможности одинаковым.Покрыли семена теми же субстратами, насыпая их почти до краев емкости и аккуратно разравнивая поверхность.Увлажнили верхние слои субстратов до влажности нижних.В течение 10-15 дней наблюдали за прорастанием семян, поддерживая влажность субстратов примерно на одном уровне. В зависимости от результатов опыта субстратам присвоили один из четырех уровней загрязнения:

1.Загрязнение отсутствует. Всхожесть семян достигает 90-100%, всходы дружные, проростки крепкие, ровные. Эти признаки характерны для контроля, с которым следует сравнивать опытные образцы.

2.Слабое загрязнение. Всхожесть 60-90%. Проростки почти нормальной длины, крепкие, ровные.

3.Среднее загрязнение. Всхожесть 20-60%. Проростки по сравнению с контролем короче и тоньше. Некоторые проростки имеют уродства. Итак опыт нам показал, что: наибольший процент всхожести семян – 92% в пробе земли с готового (универсального грунта). Все проростки были нормальной длины, крепкие и ровные. В пробе земли с пахотных земель всхожесть семян – 60 %; длина побегов нормальная, но не равномерная. В пробе земли с пришкольного участка, находящейся вблизи от главной дороги  всхожесть – 30%; побеги мелкие и уродливые.(Приложение.Рис.15,16,17,18).

Выводы: В процессе работы мы выяснили механический состав почвы; выяснили что биоиндикация – это метод, позволяющий судить о состоянии окружающей среды по особенностям организмов – биоиндикаторов. С помощью биоиндикатора – кресс – салата было проведено исследование влияния загрязнения почвы на прорастание семян. В ходе исследования также выявили уровень загрязненности в разных участках села Белиджи. Гипотеза исследования, если почва загрязнена, то всхожесть семян снижается, подтвердилась. В результате проведенного эксперимента без специального дорогостоящего оборудования, приборов и реактивов были установлены уровни загрязнения почв с различных участков. Выполняя данную работу, я многому научилась: работать с литературой, определять всхожесть семян и наблюдать за растениями.

II.Заключение

Почвы России - это колоссальное богатство, которым располагает человек. Почва является важнейшим звеном в экологических связях, живущих на Земле живых организмов с литосферой, атмосферой и гидросферой. Однако хозяйственная деятельность человека привела к устойчивому развитию процессов деградации почвы, снижение ее плодородия и загрязнению различными источниками. Охрана почв от загрязнения является важной задачей человека, так как крепкое здоровье человека зависит от структуры и состава почвы. Все может родная земля: накормить душистым хлебом , восхитить своей красотой. Вот только защитить сама себя она не может.

Список источников:

1.Докучаев В.В. Картография русских почв. Избр. соч. Т. III. М.: Гос. изд-во с.-х. лит., 1949.

2. Докучаев В.В. Разбор главнейших почвенных классификаций. Избр. соч. Т. III. М.: Гос. изд-во с.-х. лит., 1949.

3. Охрана окружающей среды. Справочник .Составитель Л.П.Шариков

4. Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв /Ред. Д.С. Орлова и В.Д. Васильевской. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1994.

5. Розанов Б.Г., Таргульян В.О., Орлов Д.С. Почвоведение. 1989. №. 5. С.

6.Алексеенко, В,А. Жизнедеятельность и биосфера./ В.А. Алексеенко. 

7.Выговская, О.Е. Жукова // Экология и промышленность России. 1999.№4.С.32-

8.Ильинских, И.Н. Использование различных методов биотестирования для мониторинга экологии города./ Е.Н. Ильинских // Б.В. Смирнов, А.Н. Юркин,

9.Никаноров, ТА. Хоружая,- Экология. - М.: «издательство ПРИОР», 1999.-304 с.

10.Новаковский, В.З. Макаров, И.В. Пролеткин, А.Н. Чумаченко// Экология и промышленность России, 1999. №12; С. 4-8

11.Федоров, А. Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды: Учебное

Приложение.

          Рис.1, 2, 3. В состав почвы входит воздух.

Рис. 4. В почве есть вода.

Рис. 7, 8. В состав почвы входят песок и глина.

Рис. 9. В почве содержатся минеральные соли, которые растворяются в воде.

Рис. 10, 11, 12, 13, 14. Три среза почв: с пришкольного участка, которая находится вблизи главной дороги, с пахотных земель  и готового грунта (универсального) для всех видов растений.

Рис. 15,16,17,18. Выявление уровня загрязненности почвы с помощью биоиндикатора – кресс-салата.