Департамент образования города Москвы Западное окружное управление образования Государственное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 1015 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ Секция «Биология», «Экология» ИССЛЕДОВАНИЕ СНЕЖНОГО ПОКРОВА РАЙОНА НОВО-ПЕРЕДЕЛКИНО ГОРОДА МОСКВЫ МЕТОДОМ БИОТЕСТИРОВАНИЯ Руководитель проекта: учитель биологии и экологии, кандидат биологических наук Попов Михаил Александрович Проект выполнили: ученики 7-а класса Бондаренко Дмитрий Васильев Валентин Москва, 2009 год Введение. Атмосфера, являясь одним из основных компонентов биосферы, оказывает интенсивное и разностороннее воздействие на гидросферу, геологическую среду, почвенный покров, здания, сооружения, другие техногенные объекты, а также на биоту в целом и на человека в частности. Поэтому охрана атмосферного воздуха представляет собой приоритетную экологическую проблему, которой уделяется пристальное внимание во всех развитых странах. Активное воздействие атмосферы на наземные экосистемы и гидросферу проявляется через атмосферные осадки в виде дождя и снега. Поверхностные и подземные воды суши имеют главным образом атмосферное питание и их химический состав в значительной степени зависит от состояния атмосферы. Снеговой покров накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу. В связи с этим снег можно рассматривать как своеобразный индикатор загрязнения вещества, окружающей среды. выбрасываемые Вредные промышленными предприятиями, автомобильные выхлопы и др., накапливаются в снегу и с талыми водами поступают в открытые и подземные водоемы, загрязняя их. В зависимости от источника загрязнения изменяется состав снегового покрова. Так, вблизи котельных, железнодорожных сетей, обслуживаемых тепловозами на мазутном топливе, большого потока автотранспорта, работающего на дизельном серосодержащем топливе, а также ряда специфичных промпредприятий следует ожидать повышенное содержание соединений серы. Антропогенные источники содержания соединений азота – автотранспорт, теплоэнергетика, промпредприятия. Цель работы: Исследовать общую химическую токсичность снега в районе Ново-Переделкино (Западный административный округ, г. Москва) методом биотестирования семян огурца. Задачи: -изучить литературу по данной теме -поставить эксперимент -проанализировать результаты эксперимента Объект исследования: Общая химическая токсичность снега. Предмет исследования: Пробы снега с различных участков района НовоПеределкино. Методы исследования: 1. Теоретический (изучение и анализ литературы, постановка целей и задач ) 2. Экспериментальный (постановка опытов) 3. Описание и объяснение результатов эксперимента Оборудование: - семена огурца, примерно одинаковые по размеру; - чашки Петри; - пробы снега. Общее экологическое состояние города Москвы. Экологическая ситуация, сложившаяся в Москве, во многом характерна для многих городов мира. Москва – город России с одним из самых высоких уровней загрязнения. Вопросы экологической ситуации уже давно приобрели острое социальное звучание. Естественное загрязнение в Москве происходит в основном за счёт пыльных бурь, пожаров, жизнедеятельности человека и животных Состояние атмосферы. Наиболее сильно загрязнён в столице воздух. Загрязняющие вещества попадают в атмосферу в виде газов (CO и CO2, NO, NH3), Соединений тяжёлых металлов (таких, как Pb, Hg, Cu, Co), пылеватых частиц, аэрозолей и твёрдых веществ (сажа, асбест и т.д.). Сильнее всего загрязняет воздух автотранспорт (77%). Общая загрязнённость воздушного бассейна Москвы уже давно превысила ПДУ (предельно допустимый уровень). Наиболее характерное загрязнение воздуха в последнее время – диоксидом азота NO2, формальдегидом, бензолом и аммиаком NH3. Состояние почвенного покрова. На большей части города естественный почвенный покров уничтожен. Зелёные насаждения в городе создаются на почвенных субстратах мощностью от 30 см до 1м. Антропогенные факторы преобладают над естественными факторами почвообразования, формируя специфические типы почв. В таких почвах скелетный материал – мусор (кирпичная крошка, куски асфальта, битое стекло, уголь и т.п.), с отходами, торфокомпостной горизонтов. смесью Важной и иногда фрагментами характеристикой естественных городских почв почвенных является их водопроницаемость. Сильное воздействие на почву городской средой выражается в её загрязнении человеческими отходами. Соединения ряда микроэлементов, равновесие в NO2 почве. и SO2 нарушают Основные источники загрязнения почвы – выбросы промышленных предприятий, ТЭЦ и автотранспорта. Наиболее опасные загрязнители – тяжёлые металлы, хлорорганические соединения и другие токсические вещества. Большинство выбросов токсических веществ концентрируется на поверхности почвы. Городские почвы (за исключением лесопарковых) имеют повышенное содержание тяжёлых металлов в верхних слоях почвы. Оно возрастает по мере приближения к центру города. Состояние и характеристика зелёных насаждений. На растительность негативное влияние оказывает транспорт. Вдоль дорог растения накапливают в себе в огромных количествах широкий комплекс микроэлементов, содержащиеся в выбросах автотранспорта. Весь исторический центр Москвы сильно загрязнён тяжёлыми металлами, особенно веществами 1 и 2 класса опасности – цинком, кадмием, свинцом, хромом, никелем и медью. Одним из основных факторов стресса и гибели древесных насаждений является вытаптывание. Уплотнение почвы ведёт к снижению водопроницаемости почвы и воздухообмена в ней. На тропах водопроницаемость снижается до 7 раз. Почва становится бесструктурной, уменьшается пористость. Влага либо стекает с поверхности, либо испаряется, не достигая корней. В 2–3 раза увеличивается глубина промерзания почвы зимой. На территории Москвы более 1000 видов растений, из них 366 видов – древесная растительность, причём только 43 вида – местные. В последние годы местная растительность беднеет, внедряются чуждые сообществам виды. Сохраняется тенденция занятых растительностью Происходит как сокращения антропогенная площадей. деградация местообитаний растений, так и их прямое уничтожение. Исчезают внутридворовые и придорожные посадки. Площадь насаждений на одного жителя сокращается и составляет менее 18 м2 при норме 24 м2. Практически погибли насаждения по Садовому кольцу, проспекту Мира, Тверской улице и др. В придорожной полосе шириной 2 м гибнут 100% деревьев. Лесопарки Москвы испытывают большую хозяйственную используются населением в рекреационных целях. Экологическая характеристика района Ново-Переделкино. Район Ново-Переделкино лежит на Теплостанской возвышенности, которая расположена в южной и югозападной частях г. Москвы. Это одно из самых высоких мест в Москве. Наивысшая точка Западного округа находится в Солнцево (абсолютная высота 253,4 м над у.м.). нагрузку, Наш район находится на границе широколиственных лесов с елью и смешанных лесов. Здесь некогда располагались богатые села Подмосковья – Измалково, Переделкино, Акатово, Мешково, Валуево, в которых жили и живут поныне известные деятели науки и искусства. Район экологически благополучный и комфортный для проживания по сравнению с другими районами г. Москвы. Не случайно исстари здешние места называли «Подмосковной Швейцарией». В советские годы здесь было построено несколько санаториев, а сейчас идет интенсивное дачное строительство. Но соседство с Внуковским аэропортом, Рассказовской животноводческой фермой, Востряковским домостроительным комбинатом, а также крупными магистралями (Боровское и Киевское шоссе, МКАД) приводит к тому, что район постепенно подвергается химическому загрязнению. Другая экологическая проблема – «нецивилизованный» отдых, нарушающий связи в природных экосистемах. Разнообразные и красивые природные ландшафты, соседствующие с антропогенными, пересеченность рельефа и южная экспозиция склонов в сочетании с водными источниками придают местности своеобразный колорит, на маршрутах есть объекты исторического и культурного значения. Заброшенный, но расцветающий каждую весну сад напоминает о стоявшей здесь когда-то деревне Чоботы. Восстановлен дом, построенный по проекту выдающегося архитектора Федора Осиповича Шехтеля. излучина реки в ольшанике с обилием родников, один из них считается святым источником. Красивая Леонид Маланчев Пруд в Чоботах Практическая часть. Практическая часть работы - это эксперимент, который был поставлен в феврале 2009 года. Было взято 5 проб снега из разных участков района: 1. со школьного двора (проба № 1), 2. с тротуара тихой улицы Новоорловская (проба № 2), 3. возле оживленной автотрассы Боровского шоссе (проба № 3), 4. из местного парка на улице Чоботовская (проба № 4), 5. контрольная проба – дистиллированная вода (проба № 5). Принесли снег в помещение и растопили его. Простерилизовали чашки Петри, подписали на них место, откуда взята проба и поместили в них по 10 семян. Налили на дно каждой чашки талую воду. Каждую пробу повторили 3 раза. Вели наблюдения за семенами подсолнечника в течение 10 дней. Чтобы не дать семенам и проросткам высохнуть, по мере необходимости добавляли в чашки талую воду, полученную из снега тех же участков. Вели учет проросших семян и суммарную длину корней (в см.), которую определяли путем сложения длины каждого проростка. Результаты своих наблюдений по каждой пробе занесли в таблицу №1. На основании данных таблицы №1 выполнили компьютерную обработку результатов исследований и представили в диаграмме № 1. Таблица №1. Результаты наблюдений. (2009г) Число проросших семян (ср.) Дни 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 проба № 1 проба № 2 проба № 3 проба № 4 проба № 5 школьный двор улица Новоорловская Боровское шоссе районный парк контроль 0 0 1,0 1,7 2,0 2,7 3,0 3,7 4,3 4,7 0 0 0 0,7 1,3 2,0 2,3 2,3 2,7 2,7 0 0 0 0 0 0 0,3 1,0 1,3 1,3 0 0 0,3 2,0 4,0 4,7 5,3 5,3 6,3 6,3 0 0 1,7 3,0 3,3 4,3 5,0 6,7 7,7 8,7 Всхожесть семян (в %) 27 13 47 63 87 Суммарная длина корней (см.) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0 0,2 0,4 0,7 0,8 1,3 1,8 2,4 3,2 0 0 0 0,1 0,2 0,3 0,6 0,9 1,3 2,3 0 0 0 0 0 0 0,1 0,3 0,5 0,73 0 0 0,2 0,4 0,5 1,1 2,6 4,1 5,6 6,9 0 0 0,2 0,5 0,7 1,2 2,4 4,3 5,7 7,3 Результаты и обсуждения. По результатам наблюдений можно сказать, что скорость роста и вегетативной мощности неодинакова в различных пробах. Наибольшая степень общей химической токсичности снега соответствует пробе № 3, взятой в районе прохождения трассы Боровского шоссе. Достаточно высокой токсичностью отличается проба № 2, взятая рядом с тротуаром улицы Новоорловская. Меньшей степенью химической токсичности отличаются пробы снега № 1 и № 4 , собранные в районе школьного двора и с территории местного парка. Полученные результаты однозначно доказывают, что снег на территории города загрязняется вредными веществами, выбрасываемыми автотранспортом. Несмотря на то, что проба № 1, оказалась наименее токсичной, но нельзя сказать, что снег этой пробы не содержит вредных примесей, так как всхожесть семян составила менее 50 %. В зависимости от результатов опыта субстратам присваивают 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 тоньше. Некоторые проростки имеют уродства, 4. Сильное загрязнение Всхожесть семян очень слабая (менее 20%), Проростки мелкие и уродливые. (Ашихмина Т.Я., 2000) Выводы. По результатам наблюдений можно сказать, что скорость роста и вегетативной мощности неодинакова в различных пробах. Наибольшая степень общей химической токсичности снега соответствует пробе № 3, взятой на трассе Боровского шоссе. Достаточно высокой токсичностью отличается проба № 2, взятая на тротуаре тихой улицы Новоорловская. Меньшей степенью химической токсичности отличаются пробы снега № 1 и № 4 , собранные в школьном дворе и с территории местного парка. Полученные результаты однозначно доказывают, что снег на территории района Ново-Переделкино Западного административного округа города Москвы загрязняется вредными веществами, выбрасываемыми в атмосферу автотранспортом. Снеговой покров на территории района накапливает все вещества, поступающие в атмосферу в результате сгорания автомобильного топлива. Накапливаясь в снегу, вредные выбросы с талыми водами поступают в открытые и подземные водоемы, тем самым загрязняя их. Заключение. В данной работе, используя метод биотестирования (испытания действия вещества или комплекса веществ на живые организмы), мы исследовали общую химическую токсичность различных проб снега и выяснили, что снег действительно является индикатором чистоты воздуха. Сильная степень загрязнения отмечена в пробах, взятых с трассы Боровского шоссе и улицы Новоорловская. Поэтому можно сделать вывод, что основным источником загрязнений в районе Ново-Переделкино является автотранспорт. Использованная литература 1. Артемов А.В. Сравнительный анализ антропогенного загрязнения снежного покрова и гидросферы урбанизированных ландшафтов. //Экология человека – 2003 г. - № 4. – с. 35 2. Гринпис в России. Гринтим. Руководство к действию. М., АО МДС, Юнисам, 1995. 3. Мансурова С.Е., Кокуева Г.Н. Следим за окружающей средой нашего города: 9-11 кл.: Школьный практикум. – М.: Гуманит. Изд.центр ВЛАДОС, 2001.- 112 с.:ил. 4. Пахомова Т.Н., Пахомов В.И. Эколого-краеведческая работа с учащимися в природе – Первое сентября – 2004 г. - № 16-18 5. Федорова М.З., Кучменко В.С., Воронина Г.А. Экология человека: культура здоровья. – М.: Вентана-Граф, 2007 г. 6. Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие / Под ред. Т.Я. Ашихминой. – М.: АГАР, 2000. 7. Экология 7-8 классы. Практикум. /авт. Н.А. Степанчук. – Волгоград: Изд-во «Учитель», 2008 г. 8. Экология Москвы и устойчивое развитие: Уч. пособие для 10-11 кл. – М.: МИОО, Интеллект-Центр, 2008 г.