Исследовательская работа Исследование почвенного состава на примере села Октябрьское

МБОУ СОШ с. Октябрьское, Стерлитамакский район, РБ

Исследование почвенного состава

на примере села Октябрьского

Работу выполнила: ученица 11 класса

Агайдарова Гульмира Мукаметгалеевна

Адрес:453147, РБ, Стерлитамакский район, с. Октябрьское

Руководитель учитель химии

Исхакова Руфина Ураловна

Адрес: 453147, РБ, Стерлитамакский район, с. Октябрьское, ул. Мира, д.4, кв.9

2010

План

Введение 3 стр.

I Глава. Изучение физико-химических свойств почвы.

1. Обзор литературы 4 стр.

2. Физико-географическая характеристика места проведения исследований 8 стр.

3. Почвенный покров в селе Октябрьском 9 стр.

II Глава. Экспериментальная часть

2.1. Определение физико-химического состава почвы . 10 стр.

2.1.1. Механический состав почв. 11 стр.

2.1.2.Обнаружение хлорид - ионов. 11 стр.

2.1.3. Обнаружение сульфат - ионов. 11 стр.

2.1.4. Обнаружение органических веществ. 11 стр.

2.1.5 Обнаружение нитрогрупп. 12 стр.

2.1.6. Обнаружение непредельных углеводородов и гомологов

бензола. 12 стр.

2.1.7. Определение рН. 12 стр.

Обобщение и выводы 13 стр.

Библиография 16 стр.

Приложение 17 стр.

2

ВВЕДЕНИЕ

Данная работа является одной из составных частей исследований, проводимых членами экологического кружка «Аметист» по изучению физико-химического состава почв села Октябрьского.

Почву часто называют главным богатством любого государства в мире, поскольку на ней и в ней производится около 90% продуктов питания человечества. Деградация почв сопровождается неурожаями и голодом, приводит к бедности государств, а гибель почв может вызвать гибель всего человечества. Поэтому наша работа посвящена земле. Существуют такие науки, как физика почвы и химия почвы. А рядом с ними, наравне, есть и биология почвы, которая рассматривает ее как живой объект. Все эти науки изучают почву в естественных условиях. После изучения материалов, посвященных почве, мы решили изучить физический и химический состав почвы с разных мест нашего села.

Гипотезой исследования явилось предположение о том, что почва нашего села в различных местах имеет неодинаковый физико-химический состав.

Цель исследования: теоретически обосновать и экспериментально проверить, верна ли наша гипотеза. А также провести комплексный анализ проб почвы, разработать и предложить рекомендации по защите почв от деятельности человека и по улучшению их состава.

Для достижения данной нашей цели мы поставили перед собой следующие задачи:

• изучить литературу по данной проблеме;

• изучить географическое положение, виды почв, характер рельефа села Октябрьского;

• выполнить анализы на содержание хлорид - ионов, сульфат - ионов, органических веществ, непредельных углеводов и гомологов бензола, обнаружение нитрогрупп, определение кислотности;

• проанализировать результаты исследования.

Объектом исследования явилась почва (поле, огород, обочина дороги, лесопарк и горка).

Предметом исследования стал физико-химический состав почвы.

Методы исследования: анализ литературы, наблюдение, химический эксперимент.

Базой исследования стала школьная химическая лаборатория МБОУ СОШ

с. Октябрьского Стерлитамакского района Республики Башкортостан.

3

I ГЛАВА

1. Изучение физико-химических свойств почвы.

1.1 Обзор литературы.

Почва является средой и основным условием развития растений. В почве растения укореняются и из нее черпают все необходимые для жизнедеятельности питательные вещества и воду. Под понятием почва подразумевается самый верхний слой твердой земной коры, пригодный для обработки и выращивания растений, который в свою очередь состоит из достаточно тонких увлажняемого и гумусного слоев.

Почва состоит из различных твердых частиц (которые могут быть органического и неорганического происхождения), воздуха и воды. Чем больше пространство между частицами, тем более проницаемой для воздуха и воды является почва. Твердые частицы почвы неорганического происхождения это песок, каменистые остатки и глина. Глинистые частицы в оптимальном количестве очень важны для качества почвы, они обладают способностью связывать почву, создавая более крупные комковатые образования, и удерживать воду с растворенными в ней питательными веществами. Органическая часть почвы состоит из гумуса, или перегноя, и так называемой фауны почвы. Перегной образуется в результате разложения органических и растительных остатков бактериями и другими почвенными организмами. Сам этот процесс является основой жизни почвы и, значит, укорененных в ней растений, так как только живые почвенные организмы способны в процессе жизнедеятельности переработать органические остатки в доступную и пригодную для потребления растениями форму.(4)

Важной составляющей почвы является почвенная вода, заполняющая пространства между твердыми частицами. В ней в растворенном виде содержатся питательные вещества почвы. Вода поступает в почву посредством осадков, из воздуха, в незначительной степени в результате подпитки грунтовыми водами или путем полива. Снабжение почвы водой является основным условием развития всех жизненных процессов в ней. Пространства, или поры, между твердыми частицами почвы заполняются водой и вследствие действия капилляров служат проводниками воды до корней растений, а также выполняют роль дренажа, препятствующего процессам избыточного накопления и застоя воды.(4)

Способность различных видов почв впитывать и сохранять влагу не одинакова. Лучше всего впитывают влагу песчаные почвы, где пространство между почвенными частицами является наибольшим, но они вследствие этого же фактора не способны удержать ее. Глинистые почвы из-за своей плотной структуры и незначительных пространств между твердыми частицами хуже впитывают воду и плохо избавляются от ее избытка, вследствие невозможности образования капилляров в слипшейся массе почвы. Глинистые почвы наиболее подвержены застойным процессам. Идеальным вариантом являются гумусные почвы, которые обладают сбалансированной структурой с оптимальным соотношением твердых частиц и пространства между ними, они хорошо впитывают влагу, удерживают ее внутри и через систему капилляров поставляют корням растений. (5) 4

Окраска и цвет почвы - наиболее выразительные морфологические признаки. Они характеризуют тип почвообразования и состав почвообразующих пород. Понятия цвет и окраска в почвоведении различаются. Термин окраска - более общий и характеризует изменения (неоднородность, пятнистость) цветовых характеристик горизонта. Термин цвет - колористическое понятие, относится непосредственно к сочетанию тонов, интенсивности и другим хроматическим параметрам. Многие почвы получили свое название по преобладающему цвету: черноземы, красноземы, сероземы и т.д. (5)

Окраска отдельного почвенного горизонта может быть однородной и неоднородной. Однородная - весь горизонт однообразно окрашен в какой-либо цвет, часто осветляется к нижней границе. Неоднородная - горизонт окрашен в различные цвета, при этом форма участков разного цвета может быть различной (пятна, полосы, мраморовидность). Окраска почвенной массы никогда не бывает «чистой» (монотонной), а сопровождается дополнительными тонами, придающими ей тот или иной оттенок.

Цвет почвы зависит от наличия в почве того или иного количества красящих веществ. Верхние горизонты окрашены гумусом в темные цвета (серые и коричневые). Чем больше гумуса содержит почва, тем темнее ее цвет. Железо и марганец придают почве бурые, охристые, красные тона. Белесые, белые тона предполагают наличие процессов оподзоливания (вымывания продуктов разложения минеральной части почв). Белый цвет может быть признаком осолодения, засоления, окарбоначивания, т. е. присутствия в почве кремнезема, каолина, углекислого кальция и магния, гипса и других солей. Синие (сизые) и зеленые цвета всегда связаны с переувлажнением почв и с присутствием специфических минералов, содержащих закись железа.

Цвет нижних горизонтов почвенного профиля, в основном, определяется окраской почвообразующих пород, их составом и степенью выветривания. Наиболее характерны различные оттенки коричнево-бурого цвета. (5)

Не менее важной характеристикой почвы - структура. Под структурой почвы понимается пространственное упорядочивание твердых почвенных частиц и пространств между ними - пор. В идеале почва должна состоять на 50 из твердых частиц почвенного материала и на 50 из закрытых или сетеобразных пустот, заполненных воздухом и водой. Большая часть почвенной массы состоит из минеральных частиц, до 10 почвенного состава приходится на органические субстанции, такие, как гумус и обитающие в его среде многочисленные почвенные организмы, оставшаяся часть приходится на каверны между твердыми частицами почвы, заполненные почвенной влагой и воздухом.

Существуют суглинистые, песчаные, глинистые структуры почв. Принятая классификация типов почв основана на процентном содержании в них минеральных и органических частей.

1. Так, песок, являющийся основой песчаных почв и в значительной мере входящий в состав суглинистых почв, образован из зерен величиной от 0,05 до 2 мм. Такая достаточно крупная структура почвенных твердых частиц обусловливает образование обширных пространств между ними и определяет такие качества почв, как высокая воздухо- и водопроницаемость и быстрая прогреваемость. 5

2. Глинистые частицы, напротив, не превышают по величине 0,003 мм и заполняют собой все физическое пространство почвы, образуя очень плотную структуру с небольшим количеством пустых пространств. Поэтому глинистые почвы характеризуются низкой воздухо- и водопроницаемостью, медленной прогреваемостью, а также тенденцией к возникновению застойных процессов. Плотная, или монолитная, структура почвы, которой отличаются тяжелые почвы с повышенным содержанием глинистых частиц, не очень благоприятна для растений. Она плохо пропускает воду и воздух, препятствует росту и свободному размещению корней. Из-за недостаточного воздухо- и водоснабжения такой почвы в ней ограничена биологическая активность микроорганизмов, а значит, снижен уровень содержания продуктов их жизнедеятельности и питательных веществ. Особенно сильно слитная структура почвы проявляется после попадания на нее влаги, когда растворившиеся глинистые частицы заполняют собой все пространство, образуя так называемый бетонный грунт.

3. Песчаная, или, что еще хуже, пылевидная, структура почвы также неблагоприятна для растений. Из-за своей чрезмерной сыпучести твердые почвенные частицы не образуют комков, вода быстро поглощается и не удерживается почвой, уходя в нижние слои и не задерживаясь в почвенном слое. Вода уносит с собой растворенные питательные вещества, которые растения просто не успевают усваивать и потому страдают от недостатка воды и питательных веществ. Растения плохо укореняются в таких почвах, ибо корневая система не удерживается в рыхлой структуре. Песчаные и пылевидные почвы быстро прогреваются и быстро остывают, так как отсутствует влага, способная регулировать температурный режим и поддерживать температурный баланс почвы. (5)

Основные виды почв:

• Бурые лесные глеевые

• Чернозёмные

• Каштановые

• Лугово-солончаковые

• Дерново-глеевые

• Маломощные скелетная

• Мангровые

• Аллювиальные

• Подзолистые

• Серые лесные

Химические свойства почвы определяются процессами, происходящими в основном между ее твердой и жидкой фазами. По закону действующих масс в почве образуются и поступают в раствор различные вещества, в ней устанавливается подвижное равновесие между твердой частью и почвенным раствором. При уменьшении концентрации такого раствора часть веществ поступает в него из твердой фазы почвы и, наоборот, при увеличении концентрации часть веществ выпадает из раствора, присоединяясь к твердой фазе почвы. 6

Почвенный раствор. В почвенной воде растворимы различные соли и кислоты, которые представляют так называемый почвенный раствор. Он образуется в процессе почвообразования в течение длительного времени в результате движения воды в почве и смачивания ее. Соли растворяются под действием кислот, каолинизации, окислительно-восстановительных процессов, гидролиза веществ и т.д. Почвенный раствор по составу и концентрации определяется взаимодействием почвы, воды и организмов, которое состоит в растворении минеральных и органических веществ, пептизации, коагуляции и обмене ионами растворов с почвенными коллоидами.

Реакция почвенного раствора создается при взаимодействии почвы с водой или растворами солей, характеризуется концентрацией водородных и гидроксильных ионов. Реакция может быть кислой, щелочной или нейтральной. В последнем случае концентрация ионов Н⁺ и ОН^- одинакова. Различают активную (актуальную) и потенциальную кислотность. Активная кислотность возникает за счет слабых кислот (главным образом углекислоты, органических кислот), а также кислых солей и минеральных кислот, особенно H₂SO₄ .

Физические свойства почвы разделяются на основные (объемный и удельный вес, пористость, пластичность, липкость, связность, твердость) и функциональные (водные, воздушные и тепловые). К последним относят способность поглощать (впитывать) выпадающие осадки или оросительную воду, пропускать, сохранять или удерживать ее, подавать из глубоких горизонтов к поверхности, снабжать ею растения и т.д.

1. Объемный и удельный вес (приложение 1). Он определяется взвешиванием образца с ненарушенным строем, взятого в строго определенном объеме.

2. Удельный вес - вес в граммах 1 см³ твердой массы почвы без пор. (приложение 1)

3. Пористость (скважность) (приложение 1) Размер пор, форма и сочетание их весьма разнообразны, так как они являются производными от случайного расположения полидисперсных частиц механического состава - элементарных почвенных частиц, микроагрегатов и структурных отдельностей, крайне различных по размерам, форме и характеру их поверхностей. В почвах возможна уплотненная укладка, если промежутки первого порядка будут заняты частицами или агрегатами, диаметр которых отвечает размерам пор.

а.

б.

а - увеличение плотности; б - уменьшение плотности.

7

Пористость почвообразующих пород и почв различного механического состава колеблется. Пористость тем выше, чем мельче механический состав почвы. Более крупные частицы образуют хотя и более крупные поры, но общий объем их несравненно меньше, чем сумма объема многочисленных пор, создаваемых мелкими (тонкими) частицами.

4. Пластичность почвы. (приложение 1) Это свойство обуславливается образованием гидротированных плотных оболочек вокруг мельчайших частичек почвы. Наибольшую пластичность имеют так называемые жирные, или тяжелые, глины, состоящие из тонких чешуйчатых частичек, сложенных в форме плотных штабелей.

5. Липкость. (приложение 1) Она зависит от влажности, механического и химического состава и других свойств почвы. Начинает проявляться в структурной почве при ее влажности 60 - 70% и в бесструктурной - при 40 - 60% полной влагоемкости. Затем липкость возрастает до степени влажности, соответствующей нижнему пределу текучести, а при последующем повышении влажности липкость уменьшается и при переходе почвы в текущее состояние исчезает. Липкость определяется количеством влаги, соответствующим моменту, когда почвенная масса при некоторой наименьшей влажности начинает прилипать.

6. Связность. (приложение 1) Оно обуславливается проявлением адсорбции, цементирующим действием различных веществ (глина, перегной, известь), степенью увлажнения почвы и другими факторами.

7. Твердость (плотность) (приложение 1). Степени плотности почв в сухом состоянии:

• Рассыпчатое сложение - почва обладает сыпучестью, отдельные частицы не сцементированы между собой.

• Рыхлое сложение - лопата легко входит в почву на полный «штык», почва хорошо оструктурена, но структурные агрегаты плохо сцементированы между собой

• Уплотненное сложение - лопата легко входит в почву на «полштыка», нож легко входит в стенку разреза, почва рассыпается на структурные и механические составляющие, во влажном состоянии обладает слабой связанностью.

• Плотное сложение - лопата или нож с трудом входят в почву на глубину 4-5 см, почва с трудом разламывается руками; в сухом состоянии монолитна, выбивается крупными глыбами, во влажном состоянии - вязкая масса.

• Очень плотное (слитое) сложение - почти не поддается копанию лопатой (входит в почву не глубже 1 см), нужны лом, кирка. В сухом состоянии монолитна, крупноглыбиста, нож не входит в стенку разреза, во влажном состоянии очень вязкая и упругая.

1.2. Физико-географическая характеристика места проведения исследований

Не менее уникальными являются и почвы Стерлитамакского района.

Стерлитамакский район расположен в центральной части Республики Башкор

8

тостан. Стерлитамакский район основной своей частью расположен в преде

лах Чермасанско-Ашкадарского географического округа (Уршакско-Бельский район), незначительная часть территории находится в пределах Левобережного Прибельского округа (Уршакско-Ашкадарский район). Площадь территории равна 2216 км.

Территория района находится на полугоувалистой части Прибельской равнины эрозионно-аккумулятивным характером рельефа, средняя абсолютная высота земной поверхности составляет 150-200 м. Междуречные денудационные увалы являются отрогами Бугульминско-Белебеевской возвышенности и пересекают территорию с юго-запада на северо-восток. Увалы обычно имеют пологоволнистую поверхность с абсолютными высотами в 200-300м, крутые и расчлененные южные и западные склоны. На севере и на востоке они постепенно понижаются, перекрываются делювием и сливаясь с аккумулятивными равнинами. Относительная высота увалов над днищами долин составляет в среднем 70-150 м. помимо увалов встречаются останцовые возвышенности и отдельные сопки, которые резко выделяются в рельефе. (6)

1.3. Почвенный покров в селе Октябрьское.

Почвенный покров в селе Октябрьское представлен чернозёмами типичными и чернозёмами выщелоченными, частично эродированными. Почвообразующими породами служат преимущественно делювиальные отложения. Почвы характеризуются тёмно-серой окраской, зернистой структурой, глинистым механическим составом. Обычная мощность гумусового горизонта 35-40 см, местами увеличивается до 70 см или уменьшается до 25 см. Содержание гумуса в верхнем горизонте составляет 10-12%, валового азота - 0,5-0,6%, поглощённого кальция - 50мг/экв. Выщелоченные чернозёмы обычно вкраплены в типичные и карбонатные чернозёмы. Они отличаются почти чёрной окраской, зернистой структурой, мощностью гумусового горизонта около 40 см, содержание гумуса до 10-15%, валового азота - до 0,5-0,7%. Среди почв небольшими пятнами развиты серые лесные почвы, оподзоленные чернозёмы. К поймам рек приурочены дерново-аллювиальные, лугово-солончаковые, дерново-глеевые и др. почвы, к крутым склонам - маломощные скелетные почвы. (6)

Чернозёмы выщелоченные характеризуются совмещением интенсивного гумусонакопления с выщелачиванием карбонатов из гумусового и подгумусового горизонта.

Чернозёмы типичные обладают наиболее характерно выраженными признаками и чертами чернозёмообразования: интенсивным накоплением гумуса, азота и зольных элементов, неглубоким вымыванием карбонатов, отсутствием элювиально-иллювиальной дифференциации почвенного профиля по илистой фракции, железу и алюминию.

Оподзоленные чернозёмы характеризуются интенсивным гумусонакоплением. Отличительной чертой оподзоленных чернозёмов является наличие осветлённой, мучнистой белесой присыпки. (1)

9

II ГЛАВА

Экспериментальная часть

В экспериментальной части мы исследовали физико-химический состав почвы: механический состав почв, обнаружение хлорид - ионов, сульфат - ионов, органических веществ, нитрогрупп, непредельных углеводородов и гомологов бензола, опередили кислотность.

Оценка современного состояния техногенного загрязнения сельских почв базируется на классификации типов сельского ландшафта и природно-климатической зоны. На территории с.Октябрьское по функциональным признакам выделяют следующие ландшафты: селебитный (с канализациями, без канализаций), рекреационный (парки, лесопарки), транспортный (автомобильные дороги), сельскохозяйственный.

Выбор точек для отбора почвенных образцов на территории с.Октябрьское обусловлен сочетанием разных типов ландшафта. Отбор производился на глубину 0-12 см и были заложены 5 мини-разрезов.

Для изучения физико-химического состава почвы с. Октябрьское получили водные, вводно-спиртовые, спиртовые вытяжки.

Для получения данных вытяжек мы использовали:

• 15 проб (5х3) почв, по 3 г каждая;

• 15 мерных стаканчиков (10 по 50 мл, 5 по 150 мл);

• вода дистиллированная;

• технический спирт;

• стеклянные палочки;

• весы.

1. Каждый образец почвы разделили на 3 пробы (по 3 г). Итого 15.

2. Для приготовления:

- водной вытяжки добавили 50 мл воды;

- водно-спиртовой вытяжки - воду и технический спирт (1:1);

- спиртовой вытяжки - 50 мл спирта.

3. Перемешали содержимое стаканчиков стеклянными палочками.

4. Оставили заготовки на 5 суток.

5. Оставшуюся почву оставили для сушки.

6. Отфильтровали получившиеся заготовки: в воронку вложили фильтр, который соответствует размеру воронки. Суспензию вылили на складчатый фильтр, стараясь перенести наибольшее количество почвы. Фильтровали до тех пор, пока он не стал прозрачным.

Анализ проб на содержание катионов и ряда анионов позволит сделать выводы о состоянии почв и проследить за ее изменением. Предполагаемые аналитические исследования не только дают возможность задуматься над важностью экологических проблем, но и помогают осознать роль человека в их решении. Нами использована стандартная методика исследования состава почв на обнаружение хлорид-ионов, сульфат-ионов, нитрат-ионов, органических веществ, непредельных углеводородов и гомологов бензола, нитрогрупп, кислотности.

Данный локальный мониторинг проводился согласно методике, предложенной в МГПУ им. В.И.Ленина и разработанный согласно исследованиям

10

Москомприроды. Методика разработана для анализа воды из природных источников, но так как мы готовили водные, водно-спиртовые и спиртовые вытяжки, то она оказалась удобной для исследования.

2.1.1. Механический состав почвы

Твердая фаза почвы состоит из частиц разных размеров - от молекул до крупных песчинок и мелких камней. От соотношения частиц разного размера зависит гранулометрический. (механический состава) почвы. (приложение №3)

2.1.2.Обнаружение хлорид - ионов.

Реагенты: нитрат серебра (5 г AgNO3 растворить в 95 мл воды), азотная кислота (1:4).

Условия проведения реакции: рН < 7

Температура комнатная.

Выполнение анализа:

К 10 мл пробы воды прибавили 3-4 капли азотной кислоты и прилили 0,5 мл раствора нитрата серебра.

Белый осадок выпадает при концентрации хлорид-ионов более 100 мг/л

Помутнение раствора наблюдается, если концентрация хлорид ионов более 10 мг/л. При добавлении избытка аммиака раствор становится прозрачным.

Ag⁺ + Cl^- = AgCl↓

В результате проведенных опытов оказалось, что самая большая концентрация хлорид-ионов в районе лесопарка, наименьшая в районе горки и поля. (Приложение №4)

2.1.3. Обнаружение сульфат - ионов.

Реагенты: хлорид бария (10 г BaCl₂ х 2Н₂О растворить в 90 г Н₂О), соляная кислота.

Условия проведения реакции: рН < 7

Температура комнатная.

Осадок нерастворим в азотной и соляной кислотах.

Выполнение анализа:

К 10 мл пробы воды прибавили 2-3 капли соляной кислоты и прилили 0,5 мл раствора хлорида бария.

При концентрации сульфат-ионов более 10 мг/л выпадает осадок. Если наблюдается опалесценция, то концентрация сульфат-ионов более 1 мг/л

Ba²⁺ + S0₄^2- = BaSO₄↓

В результате проведенных опытов выяснилось, что сульфат-ионы присутствуют в районе обочины дороги и горки, отсутствуют в районах лесопарка, поля и огорода.

2.1.4. Обнаружение органических веществ.

Реагенты: спиртовой и водно-спиртовой растворы

Условия проведения реакции: рН < 7

Температура комнатная.

Выполнение анализа: 11

Для обнаружения органических веществ смешали спиртовой и водно-спиртовой растворы. Затем добавили в каждую из проб. Помутнение раствора говорит о наличии органических веществ.

Органическое вещество, содержащееся главным образом в верхней части почвенного профиля служит показателем плодородия почв. В результате проведенных опытов выяснилось, что органические вещества содержатся в районе поля, огорода и лесопарка. (Приложение №6)

2.1.5 Обнаружение нитрогрупп.

Содержание нитрогрупп.

Реагенты: медная проволока, концентрированный раствор серной кислоты. Условия проведения реакции: рН < 7

Температура комнатная.

Выполнение анализа: для проведения опытов брали спиртовые и водно-спиртовые вытяжки, которые добавили поочередно в каждую из проб. Затем прилили концентрированный раствор серной кислоты и внесли медные стружки. При наличии нитрогрупп происходит покраснение раствора.

В результате проведенных опытов выяснилось, что в огороде и на поле содержатся нитросоединения. (Приложение № 7)

2.1.6. Обнаружение непредельных углеводородов и гомологов бензола.

Реагенты: спиртовой раствор + р-р перманганата калия KMnO_4.

Условия проведения реакции: рН < 7

Температура комнатная.

Выполнение анализа: для проведения опытов брали спиртовые вытяжки, которые добавили поочередно в каждую из проб, прилили перманганат калия. При содержании непредельных углеводородов и гомологов бензола происходит позеленение, затем пожелтение раствора.

В результате проведенных опытов выяснилось, что в районе обочины дороги содержатся непредельные углеводороды и гомологи бензола.

(Приложение№8)

2.1.7.Определение рН почвы.

Концентрация и состав растворенных в почвенной влаге веществ обуславливают кислую, щелочную или нейтральную реакцию почвенных растворов. Кислая реакция почвенных растворов связана с наличием угольной кислоты и поступлением органических кислот, образующихся при разложении растительных остатков. Показателем кислотности или щелочности почв является значение pH. Значение pH ниже 7 характеризуют кислую реакцию почвенного раствора, а выше 7 - щелочную.

Реагенты: универсальная индикаторная бумага (лакмус).

Температура комнатная.

Выполнение анализа: В каждую из проб опустили полоску индикаторной бумаги, положили на белую непромокаемую подложку и быстро сравнили окраску полоски с эталонной шкалой. В результате выяснилось, что кислотность почвы от 3 до 4, т.е. слабокислые. (Приложение №9)

12

ОБОБЩЕНИЕ И ВЫВОДЫ.

В ходе нашего исследования проведен анализ литературных источников по выбранной теме. Проведены анализы на содержание хлорид-ионов, сульфат-ионов, нитрат-ионов, органических веществ, непредельных углеводородов и гомологов бензола, нитрогрупп, кислотности.

Анализ проб на содержание ряда анионов позволил сделать выводы о состоянии почв. Предполагаемые аналитические исследования не только дают возможность задуматься над важностью экологических проблем, но и помогают осознать роль человека в их решении. Нами использована стандартная методика исследования состава почв.

Почва является главным регулятором состава атмосферы Земли. Обусловлено это деятельностью почвенных микроорганизмов, в огромных масштабах продуцирующих разнообразные газы - азот и его окислы, кислород, диоксид и оксид углерода, метан и другие углеводороды, сероводород, ряд прочих летучих соединений. Большинство из этих газов вызывают «парниковый эффект» и разрушают озоновый слой, вследствие чего изменение свойств почв может привести к изменению климата на Земле. Не случайно происходящий в настоящее время сдвиг в климатическом равновесии нашей планеты специалисты связывают в первую очередь с нарушениями почвенного покрова.

Такое нарушение почвенного покрова можно наблюдать и в нашем селе.

По физическим свойствам почва:

Лесопарк

Мелко-комковатая структура с посторонними включениями, рыхловатая

Огород

Песчинки разных размеров, уплотненная.

Поле

Мелко-комковатая структура

Обочина дороги

Крупные частицы образуют крупные поры, плотноватая

Горка

Крупные уплотненные частички, плотная

В результате изучения химических свойств выяснилось, что исследуемая почва сильнокислая на всех объектах и:

• в лесопарке (приложение ) содержатся хлорид-ионы, органические вещества, непредельные углеводороды и гомологи бензола. Содержание последних связано с тем, что лесопарк находится вблизи шоссе;

• в огороде (приложение 11) хоть и незначительно, но содержит хлорид-ионы, органические, непредельные углеводороды и гомологи бензола, нитросоединения;

• на поле (приложение 11) совсем в малых количествах хлорид-ионы, органические вещества инитросоединения;

• у дороги (приложение 11) были обнаружены в достаточном количестве хлорид- и сульфат-ионы, непредельные углеводороды и гомологи бензола. Совсем нет нитросоединений;

• на горке (приложение 11) обнаружены только сульфат-ионы.

13

объект

CI^- -ионы

SO₄-ионы

органические вещества

непредельные углеводороды и гомологи бензола

нитрогруппы

рН

Лесопарк

Помутнение

Белый осадок

Помутнение

Мгновенное пожелтение раствора.

Нет изменений.

Сильнокислая

Огород

Нет изменений

Белый осадок

Нет изменений

Позеленение, затем пожелтение раствора.

Покраснение.

Сильнокислая

Поле

Белый осадок

Белый осадок

Помутнение

Позеленение, затем пожелтение раствора

Покраснение.

Сильнокислая

Обочина дороги

Нет изменений

Белый осадок

Помутнение

Позеленение, затем пожелтение раствора.

Нет изменений.

Сильнокислая

Горка

Помутнение

Белый осадок

Помутнение

Позеленение, затем пожелтение раствора.

Практически нет изменений

Сильнокислая

Кроме физико-химических анализов нами были посажена фасоль с целью проверки всхожести, а также роста и развития растения. Результатом было, то что семена фасоли посаженные в почве взошли: лесопарк - 5-й день, огород - 8-й день (истощенная почва), поле - 6-й день, обочина дороги - 9-й день (насыщена различными химическими веществами), на горке фасоль не взошла, (почва глинистая и плотная). Из выше изложенного следует, что почва нуждается в улучшении ее состояния.

Рекомендации. Для того, чтобы улучшить состояние почв необходимо:

• Так как почва нашего села сильнокислотная ее необходимо известковать.

Известкование почвы позволяет в значительной степени снизить токсическое действие тяжелых металлов и снизить их накопление в растениях. Особенно сильно влияние известкования проявляется на малоокультуренной почве с низким содержанием гумуса. Уменьшение кислотности почвы с pH=4,0-4,5 до 6,5-6,9 позволяет снизить содержание разных тяжелых металлов. Накопление растениями ТМ на окультуренной почве с высоким содержанием гумуса было в 1,5-2 раза ниже, чем на низкогумусной почве. Таким образом, при повышении питательного режима почвы посредством известкования и применения минеральных и органических удобрений удается вырастить диетически чистые растения (с/х продукцию) с содержанием тяжелых металлов в пределах ПДК даже на загрязненных почвах.

• На первый взгляд, в качестве земли может быть использована любая плодородная почва, взятая из мест, где успешно растут растения. Но, как показала практика, самой плохой оказалась почва, взятая на огороде. В результате деятельности человека в ней обычно слишком много вредителей, остатков ядохимикатов и удобрений.

Мы рекомендуем поступить так. В старом парке или лесу отыскать любое лиственное дерево, лучше всего липу. Под таким деревом годами

14

накапливается ценнейший природный материал - гумус. Верхний слой опавших листьев вместе с веточками аккуратно разгрести, а тонкий (обычно не более 5 см толщиной) пласт черной земли снять совочком. Уходя, не забудьте вернуть на место, то, что вы разгребали. Не стоит брать землю из-под дуба или каштана - под такими деревьями она содержит избыток дубильных веществ, что неблагоприятно скажется на развитии корней посаженных в нее растений.

• Кардинальным решением по улучшению почвы является расчистка территории от особенно крупных камней, после чего завозится и насыпается плодородная земля, которая затем уже обрабатывается. Можно сформировать террасы, они очень живописны, и на солнечной стороне холма удается выращивать даже весьма теплолюбивые культуры.

На основании проведенных исследований мы сделали следующие выводы:

1. Почва имеет сильнокислую среду.

2. Содержат в достаточном количестве хлорид-ионы, органические вещества.

3. В районе лесопарка и обочины дороги непредельные углеводороды и гомологи бензола.

4. В лесопарке, в огороде и поле имеются нитросоединения

5. Подтвердилась наша гипотеза о том, что почва нашего села в различных местах имеет неодинаковый физико-химический состав.

6. Достигли своей цели - теоретически обосновали и экспериментально проверили, верна ли наша гипотеза. Разработали рекомендации по защите почв от деятельности человека и по улучшению их состава.

15

Библиография.

1. Л.Г. Богатырёв, В.Д. Василевская. Почвоведение. Часть 2. 1988 год. Москва.

2. М.А. Глазовская, А.Н. Геннадиев. География почв с основами почвоведения, М., МГУ, 1995

3. В.А. Ковда. Основы учения о почвах. Издательство «Наука». Москва. 1973 год.

4. Научно-методический журнал «Химия в школе» 2001 г. Роль почвы в выращивание растений» из сайта arealand.ru/

5. Статьи из интернета:

• «Автоматический полив, анализ почвы, газоны, дренаж, зимняя посадка»;

• Морфология почв «Кругосвет». Энциклопедия. 2008 год krugosvet.ru;

• «Почвоведение» материал из Википедии.

• «Структура почвы»

6. Х.Х. Шагиев, В.Х. Азнаев «Стерлитамакский район Республики Башкортостан». 2007 год. Уфа.
   
   

16

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение № 1.

Термины.

Объемный вес - вес единицы объема абсолютно сухой почвы в естественном сложении (с порами), или вес в граммах 1 см³ сухой почвы.

Удельным весом почвы называют отношение веса твердой ее фазы определенного объема к весу воды при 40^оС в том же объеме.

Суммарный объем пор между частицами твердой фазы (объем всех промежутков), выраженный отношением объема пор к объему почвы называется пористостью, или скважностью.

Пластичностью почвы называется способность ее в определенном интервале влажности под воздействием внешних сил изменять свою форму с сохранением новой приданной формы (способность к формованию и лепке).

Липкость (клейкость) - способность почвы во влажном состоянии прилипать к вводимым в нее предметам

Связность - это свойство взаимного сцепления или притягивающего действия между почвенными частицами, которое измеряется силой, удерживающей частицы одну около другой

Плотность почвы - это интегрированная плотность всех компонентов ее твердой фазы - различных минералов и органических веществ.

Приложение № 2.

Реакция

рН

Сильнокислые почвы

3,0 -4,5

Кислые почвы

4,5 - 5,5

Слабокислые почвы

5,1 - 5,5

Близкие к нейтральным

5,6 - 6,0

Нейтральные почвы

6,0 - 7,0

Слабощелочные почвы

7,0 - 7,5

Щелочные почвы

7,5 - 8,5

Сильнощелочные почвы

>8,5

17

Приложение №3. Физические характеристики.

Исходная проба

Водный раствор пробы

Водно-спиртовой раствор пробы

Спиртовой раствор пробы

Лесопарк

Мелко-комковатая структура с посторонними включениями, рыхловатая

Слипшиеся частики, рыхловатая

Мелкие частички, рыхлая.

Однородные мелкие частички, рассыпчатая

Огород

Песчинки разных размеров, уплотненная.

Комковато-зернистая структура, рыхловатая.

Скопление мелких частичек, рыхлая

Четко выраженные гранулы, рыхловатая

Поле

Мелко-комковатая структура

Слипшиеся частики, рыхловатая

Небольшое скопление частичек, рыхлая

Различные по размеру гранулы, рассыпчатая

Обочина дороги

Крупные частицы образуют крупные поры, плотноватая

Скопление частичек разного размера, плотноватая

Частички разных размеров, рыхловатая

Частички разных размеров, рыхловатая

Горка

Крупные уплотненные частички, плотноватая

Частички разных размеров, рыхловатая

Частички разных размеров, рыхловатая

Мелкозернистая структура, рыхлая

18

Приложение №4

Обнаружение хлорид-ионов.

№

пп

Район

Результат

1

Лесопарк

Помутнение

2

Огород

Нет изменений

3

Поле

Белый осадок

4

Обочина дороги

Нет изменений

5

Горка

Помутнение

Приложение №5

Обнаружение сульфат-ионов.

№

пп

Район

Результат

1

Лесопарк

Белый осадок

2

Огород

Белый осадок

3

Поле

Белый осадок

4

Обочина дороги

Белый осадок

5

Горка

Белый осадок

Приложение № 6.

Содержание органических веществ.

№ п/п

Район

Результат

1

Лесопарк

Помутнение

2

Огород

Нет изменений

3

Поле

Помутнение

4

Обочина дороги

Помутнение

5

Горка

Помутнение

19

Приложение №7

Обнаружение нитрогрупп

Спиртовые вытяжки

№

пп

Район

Результат

1

Лесопарк

Нет изменений.

32

Огород

Покраснение.

3

Поле

Покраснение.

4

Обочина дороги

Нет изменений.

5

Горка

Практически нет изменений

Водные вытяжки + водно-спиртовые (1:1)

№

пп

Район

Результат

1

Огород

Побурение.

2

Поле.

Побурение

Приложение №8

Обнаружение непредельных углеводородов и гомологов бензола.

№

пп

Район

Результат

1

Лесопарк

Мгновенное пожелтение

2

Огород

Позеленение, затем пожелтение раствора

3

Поле

Позеленение, затем пожелтение раствора

4

Обочина дороги

Позеленение, затем пожелтение раствора.

5

Горка

Позеленение, затем пожелтение раствора.

20

Приложение №9. Определение рН.

Район

Значение рН

Среда

Лесопарк

4

Сильнокислая

Огород

4

Сильнокислая

Поле

4

Сильнокислая

Обочина дороги

3

Сильнокислая

Горка

3

Сильнокислая

Приложение №11

Поле

21

Горка

Лесопарк

22

Огород

Обочина дороги

23