Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Практична робота №15
Тема роботи « Аналіз залежності акумуляції забруднюючих речовин у тканинах водних організмів від ступеня забрудненості води»
Мета роботи: провести аналіз залежності акумуляції забруднюючих речовин у тканинах водних організмів від ступеня забрудненості води.
Обладнання й матеріали: картки для практичної роботи.
Хід роботи
1. Використовуючи картки для практичної роботи щодо наявності забруднень у будь-якій водоймі вашого регіону, визначте, які забруднювачі трапляються в ній у найбільшій кількості.
2. Вкажіть можливі джерела надходження цих речовин до водойми.
3. Зробіть висновки, де вкажіть, які із забруднювачів у вашому регіоні накопичуються у тканинах водних організмів з найвищою інтенсивністю.
Теоретичні відомості для виконання роботи
Стійкість і отруйність пестицидів забезпечили успіх у боротьбі з комахами (у тому числі з малярійними комарами), різними бур’янами та іншими шкідниками, які знищують посіви. Однак було доведено, що пестициди також є екологічно шкідливими речовинами, так як накопичуються в різних організмах і циркулюють усередині харчових, або трофічних, ланцюгів. Унікальні хімічні структури пестицидів не піддаються звичайним процесам хімічного й біологічного розкладання. Отже, коли рослини та інші живі організми, оброблені пестицидами, споживаються тваринами, отруйні речовини акумулюються й досягають високих концентрацій в їх організмі. У міру того, як великі тварини поїдають дрібніших, ці речовини виявляються на більш високому рівні трофічного ланцюга. Це відбувається як на суші, так і у водоймах. Хімікати, розчинені в дощовій воді й поглинені частинками ґрунту, у результаті їх вимивання потрапляють у ґрунтові води, а потім — у річки, де починають накопичуватися в рибах і дрібніших водних організмах. Хоча деякі живі організми і пристосувалися до цих шкідливих речовин, бували випадки масової загибелі окремих видів, ймовірно, через отруєння сільськогосподарськими отрутохімікатами. Наприклад, інсектициди ротеноном і ДДТ, пестицид 2,4-D та інші завдали сильного удару по іхтіофауні. Навіть якщо концентрація отруйних хімікатів несмертельна, ці речовини можуть привести до загибелі тварин або інших згубних наслідків на наступному ступені трофічного ланцюга. Наприклад, чайки гинули після вживання в їжу великої кількості риби, що містила високі концентрації ДДТ, а деякі інші види птахів, що харчуються рибою, у тому числі білоголовий орлан і пелікан, опинилися під загрозою вимирання внаслідок зниження відтворення. Через пестициди, що потрапили до їх організму, яєчна шкаралупа стає настільки тонкою й тендітною, що яйця б’ються, а зародки пташенят гинуть. Радіоактивні ізотопи, або радіонукліди (радіоактивні форми хімічних елементів), також акумулюються всередині харчових ланцюгів, оскільки є стійкими за своєю природою. У процесі радіоактивного розпаду ядра атомів радіоізотопів випускають елементарні частинки й електромагнітне випромінювання. Цей процес починається одночасно з формуванням радіоактивного хімічного елемента й триває доти, поки всі його атоми не трансформуються під впливом радіації в атоми інших елементів. Кожен радіоізотоп характеризується певним періодом напіврозпаду — часом, протягом якого число атомів у будь-якому його зразку зменшується вдвічі. Оскільки період напіврозпаду багатьох радіоактивних ізотопів дуже значний (наприклад, мільйони років), їх постійне випромінювання може зрештою призвести до жахливих наслідків для живих організмів, що населяють водойми, в які скидаються рідкі радіоактивні відходи. Відомо, що радіація руйнує тканини рослин і тварин, призводить до генетичних мутацій, безпліддя, а за достатньо високих доз — до загибелі. Механізм впливу радіації на живі організми досі остаточно не з’ясований, відсутні й ефективні способи пом’якшення або запобігання негативним наслідкам. Але відомо, що радіація накопичується, тобто повторюване опромінення малими дозами може, урешті-решт, діяти так само, як і однократне сильне опромінення. Такі токсичні метали, як ртуть, миш’як, кадмій і свинець, теж мають кумулятивний ефект. Результат їх накопичення невеликими дозами може бути таким самим, як і після отримання одноразової великої дози. Ртуть, що міститься в промислових стоках, осідає в донних мулистих відкладеннях у річках і озерах. Анаеробні бактерії, що мешкають у мулах, переробляють її на отруйні форми (наприклад, метилртуть), які можуть призводити до серйозних уражень нервової системи й мозку тварин і людини, а також викликати генетичні мутації. Метилртуть — летка речовина, що виділяється з донних осадів, а потім разом з водою потрапляє в організм риби й накопичується в її тканинах. Незважаючи на те що риби не гинуть, людина, котра з’їла таку заражену рибу, може отруїтися й навіть померти. Іншою добре відомою отрутою, що надходить у розчиненому вигляді у водотоки, є арсен. Він був виявлений у малих, але цілком вимірюваних кількостях у миючих засобах, що містять водорозчинні ферменти й фосфати, і барвниках, призначених для фарбування косметичних серветок і туалетного паперу. З промисловими стоками в акваторії потрапляють також свинець (використовуваний у виробництві металевих виробів, акумуляторних батарей, фарб, скла, бензину та інсектицидів) і кадмій (який використовується головним чином у виробництві акумуляторних батарей).
Практична робота №16
Тема роботи « Аналіз схем кругообігу основних речовин у природі на предмет зміненості їх ланок антропогенною діяльністю»
Мета роботи: провести аналіз схем кругообігу основних речовин у природі на предмет зміненості їх ланок антропогенною діяльністю.
Обладнання й матеріали: картки для практичної роботи зі схемами кругообігу елементів.
Хід роботи
1. Використовуючи картку для практичної роботи, розглянути схему кругообігу Карбону й визначити, на які етапи кругообігу найбільше впливає антропогенна діяльність.
2. Використовуючи картку для практичної роботи, розглянути схему кругообігу Оксигену й визначити, на які етапи кругообігу найбільше впливає антропогенна діяльність.
3. Використовуючи картку для практичної роботи, розглянути схему кругообігу Нітрогену й визначити, на які етапи кругообігу найбільше впливає антропогенна діяльність.
4. Використовуючи картку для практичної роботи, розглянути схему кругообігу Фосфору й визначити, на які етапи кругообігу найбільше впливає антропогенна діяльність.
5. Зробіть висновки, в яких укажіть, до чого призвели зміни в кругообігу хімічних елементів, які відбулися під впливом антропогенних факторів.
Кругообіг Карбону
Природні сполуки, до складу яких входить Карбон, постійно зазнають змін, внаслідок яких здійснюється кругообіг Карбону.
Важлива роль у кругообігу Карбону належить оксиду карбону(IV), що входить до складу атмосфери Землі. Цей газ надходить в атмосферу внаслідок багатьох процесів-виверження вулканів, горіння палива, розкладання вапняку, дихання людини, тварин і рослин, процесів бродіння і гниття.
З повітря С02 у значних кількостях поглинається наземними рослинами та фітопланктоном Світового океану. Процес поглинання С02 відбувається тільки на світлі — фотосинтез, внаслідок якого утворюються органічні сполуки, що містять Карбон. Внаслідок фотосинтезу в атмосферу виділяється кисень 02:
hv
nС02 + mН20 ------------> Сn(Н20)m + n02↑
хлорофіл
Із рослин, які поїдаються тваринами, Карбон переходить у тваринні організми. Тварини виділяють Карбон у вигляді вуглекислого газу під час дихання. Рослини і тварини з часом відмирають, починають гнисти, окиснюватись і частково перетворюватись на С02, що повертається у повітря й знову поглинається рослинами. А частково рослинні та тваринні рештки у ґрунті перетворюються на горючі копалини — кам'яне вугілля, нафту, природний газ. Горючі копалини використовують як паливо, внаслідок згоряння якого С02знову повертається в атмосферу. Вуглекислий газ із атмосфери поглинається також водою Світового океану й реагує з гірськими породами під час їх руйнування. Відтак утворюються вапняки, доломіти та інші карбонати. Така різноманітність процесів забезпечує постійний кругообіг Карбону в природі. Проте через різке збільшення спалювання різних видів палива вміст вуглекислого газу в атмосфері дедалі збільшується, а вміст кисню зменшується. Порушення рівноваги між вмістом кисню й вуглекислого газу в атмосфері може призвести до так званого «парникового ефекту» (шар С02 відіграє таку саму роль, як скло в теплиці). Це доволі загрозливе явище. Річ у тім, що вуглекислий газ вільно пропускає на Землю випромінювання Сонця, але сильно затримує теплове випромінювання Землі. Порушується нормальна тепловіддача Землі у космічний простір, а це спричинює потепління клімату.
Кругообіг Оксигену
Хімічні елементи у вільному стані існують у формі простих речовин. Так, елемент Оксиген утворює дві прості речовини — кисень 02 та озон 03.
Пригадайте, що являє собою кисень 02, які характерні властивості він має, для чого використовується і яку роль відіграє у природі.
Озон. Якщо на кисень подіяти електричним розрядом, то з'являється характерний запах свіжості — утворюється газуватий озон:
302 ⇔203; ΔH = 283,6 кДж.
Кисень поглинає енергію і перетворюється на озон, а озон самовільно розкладається, утворюючи кисень.
Обидві прості речовини — кисень 02 і озон 03 — утворені одним і тим самим хімічним елементом — Оксигеном, а властивості у них різні.
Отже, кисень 02 і озон 03 — алотропні форми елемента Оксигену.
Біля поверхні Землі озону мало. Його концентрація у повітрі коливається (вночі менша, вдень більша). Влітку і навесні його в повітрі у 3,5 рази більше, ніж узимку і восени. Над полярними частинами Землі вміст озону в повітрі вищий, ніж над екватором, в атмосфері міст — вищий, ніж у сільській місцевості. 3 віддаленням від поверхні Землі концентрація озону збільшується і досягає максимуму на висоті 20 — 25 км. Там утворюється так званий озоновий шар.
Озоновий шар відіграє значну роль у збереженні життя на нашій планеті. Він затримує найбільш згубну для людини, тварин і рослин частину ультрафіолетової радіації Сонця, яка спричинює онкологічні (ракові) захворювання шкіри. Окрім того, озоновий шар разом з вуглекислим газом С02 поглинає інфрачервоне випромінювання Землі і тим самим запобігає її охолодженню. Так озоновий шар забезпечує збереження життя на Землі.
Виникає запитання, звідки ж береться озон в атмосфері і як саме він захищає нас.
Озон утворюється у верхніх шарах атмосфери внаслідок поглинання киснем ультрафіолетового випромінювання Сонця:
02 + hv → О + О
О + 02 → 03
Крім того, поглинаючи променисту енергію Сонця (фотони), молекули кисню переходять у збуджений стан (помічено зірочкою) і під час дальшої взаємодії зі звичайним киснем також утворюють озон:
02 + hv → 0*2
02 + 02 → 03 + 0
О + 02 → 03
Озон, що утворився, огортає Землю з усіх боків. Але молекули озону існують недовго. Відбувається зворотна реакція фотохімічного розкладу озону, яка, власне, являє собою поглинання озоном фотонів:
03 + hv → 02 + О
Отже, в атмосфері існує цикл озону — збалансовані утворення і розклад його. Результатом існування цього циклу є перетворення ультрафіолетового випромінювання Сонця на теплову енергію. Але для нас головна «заслуга» озону полягає в тому, що він, «жертвуючи собою», поглинає ультрафіолетове випромінювання і тим самим не допускає високоенергетичні фотони Сонця до Землі.
Озоновий шар не є стабільним. Він може самовільно то збільшуватись, то зменшуватись над певною місцевістю по кілька разів на рік. Під впливом природних факторів (фото-хімічного розкладу, виверження вулканів, значного переміщення великих повітряних мас), а більшою мірою під впливом забруднення навколишнього середовища він зазнає руйнування, внаслідок чого утворюються так звані «озонові дірки», які збільшують ультрафіолетове навантаження на все живе на Землі.
Причиною техногенного руйнування озонового шару є забруднення атмосфери оксидами нітрогену, наявність яких у 20 разів збільшує токсичність озону. Так, масове викидання в атмосферу вихлопних газів реактивних літаків, що містять оксиди нітрогену, руйнує озоновий шар. Окрім того, використання хлоро- і флуоровмісних речовин (фреонів) у холодильних машинах також спричинює руйнування озонового шару. Адже фреони, якщо потрапляють в атмосферу, реагують лише з озоном, бо відносно інших речовин вони інертні. Внаслідок цього над місцевістю може утворитися «озонова дірка».
Над Україною (окрім південної частини) загальний вміст озону за останні 20 років зменшився на 6 %, і утворилася і аномальна зона. Вам про це слід пам'ятати! Особливо небезпечна «озонова дірка» влітку. У цей період дуже потерпають очі, тому треба користуватися сонцезахисними окулярами. Варто утримуватися і від загару, щоб не зашкодити шкірі.
Кругообіг Нітрогену
Хімічні елементи, як і вся природа, перебувають у постійному русі. Процеси відбуваються в усіх трьох оболонках Землі — літосфері, гідросфері, атмосфері. Значну роль у процесах, що відбуваються у природі, обирає біосфера — зона існування живих організмів. Так, вам відомо, що Нітроген входить до складу білків і, отже, зумовлює існування рослин, тварин, взагалі життя на 3eмлі.
У природі Нітроген зустрічається як у вільному стані, так і у зв'язаному. У вільному стані Нітроген у вигляді азоту входить до складу повітря (об'ємна частка N2 становить 78 %, масова — 75,6 %). Оскільки азот з повітря витрачається мало, його запаси в атмосфері залишаються сталими. У вигляді неорганічних сполук Нітроген у невеликих кількостях є в ґрунті. Проте у вигляді складних органічних сполук — білків — він увіходить до складу всіх живих організмів, беручи участь у їх життєдіяльності.
З Нітрогену складається азот N2, його багато в повітрі. Проте безпосередньо з повітря Нітроген у вигляді азоту засвоюють лише деякі бактерії, а всі інші організми здатні засвоювати Нітроген тільки у складі сполук.
Рослини засвоюють Нітроген неорганічних сполук, які у ґрунті, у вигляді йонів NH4 і NO3. У рослинах здійснюється синтез білків. Рослини частково поїдаються травоїдними тваринами, і білкові речовини потрапляють до організму тварин. Під час гниття залишків рослин і тварин під впливом спеціальних бактерій відбуваються складні біохімічні процеси, внаслідок яких органічні сполуки, що містять Нітроген, перетворюються на неорганічні сполуки Нітрогену, які повертаються в ґрунт. Ці сполуки знову засвоюються рослинами, і цикл перетворень замикається.
Видатний російський учений, академік, спеціаліст у галузі агрохімії, фізіології рослин і рослинництва. Розробив теорію нітратного живлення рослин (1916), наукові основи вапнування кислих ґрунтів, гіпсування солонців, застосування мінеральних добрив у землеробстві. Встановив, що нітратний нітроген (N03-) тільки після відновлення до аміаку може бути використаний рослиною для синтетичного процесу. Розробив проблему використання фосфоритів безпосередньо на добриво і довів можливість переробки їх на суперфосфат, склав фізіологічну характеристику вітчизняних калійних добрив. Розробляв проблему розміщення добрив у сівозмінах, питання норм, строків і техніки внесення добрив у ґрунт, виробництва складних мінеральних добрив.
Крім того, під час грози атмосферний азот сполучається з киснем, утворюючи N0, що окиснюється киснем повітря до N02 і зрештою перетворюється на нітратну кислоту (кислі дощі), яка потрапляє в ґрунт і там унаслідок взаємодії з мінералами переходить у нітрати. Зв'язування атмосферного азоту в основному здійснюється в біосфері за рахунок життєдіяльності бульбочкових бактерій, що живуть на корінні деяких бобових рослин (конюшина, люцерна, люпин та ін.).
Існують у природі й зворотні процеси: одночасно відбувається розкладання нітрогеновмісних речовин і виділення вільного азоту в атмосферу (також робота спеціальних бактерій). Перетворення Нітрогену органічних сполук на вільний азот відбувається і під час лісових пожеж.
Отже, в природі постійно відбуваються процеси утворення сполук з атмосферного азоту і розкладання цих сполук до вільного азоту, тобто відбувається кругообіг Нітрогену.
Збираючи врожай, людина втручається у цей процес, Порушуючи природну рівновагу, збіднюючи ґрунт Нітрогеном. Тому й треба постійно вносити Нітроген у ґрунт у вигляді азотних добрив.
Ви вже знаєте, що вивченням питань живлення рослин і підвищенням їхньої урожайності за допомогою застосування добрив займається агрохімія. Великий внесок у розвиток цієї науки зробили французький учений Ж. Б. Буссенго німецький хімік Ю. Лібіх і російський учений Д. М. Прянишников.
Кругообіг фосфору
Біогеохімічний цикл фосфору істотно відрізняється від циклів вуглецю та азоту. По-перше, джерелом фосфору є не атмосфера, а земна кора; по-друге, фосфор не відіграє ролі одного з найголовніших елементів земних оболонок. Але органічні сполуки фосфору мають дуже важливе значення у процесах життєдіяльності всіх рослин і тварин, оскільки входять до складу нуклеїнових кислот, складних білків та є основою біоенергетичних процесів. Джерелом фосфору слугує літосфера, зокрема гірські породи, які містять фосфор, - фосфорити, апатити тощо. У процесі вивітрювання гірських порід фосфор переходить у ґрунтовий розчин і стає доступним для рослин.
На суші відбувається інтенсивний кругообіг фосфору в системі ґрунт - рослини - тварини - ґрунт. Редуценти мінералізують органічні сполуки фосфору у неорганічні форми - фосфати, які знов споживаються коріннями рослин. Фосфати виносяться з річковим стоком, взаємодіють з кальцієм; утворюються фосфорити, поклади яких з часом виходять на поверхню та за допомогою тварин знов включаються до міграційних процесів. Також кругообіг фосфору відбувається і у системі суша - Світовий океан. За підрахунками, щорічно у Світовий океан виноситься 1,4 * 107 т фосфору, а повертається назад на сушу (в основному із продуктами морського промислу) десь приблизно 10Б т. Тому проблема дефіциту фосфорного живлення є проблемою практично всіх екосистем.
У природі найчастіше саме нестача фосфору стримує розвиток біоти. З одного боку, фосфорні сполуки швидко вимиваються у Світовий океан внаслідок процесів ерозії ґрунту. Багато фосфору виноситься в океан і з неочищеними стічними водами. В океані цей фосфор частково використовується водоростями, а потім споживається морськими консументами і редуцентами. Деяка частина фосфору може перевідкладатися на суші. Наприклад, послід морських рибоїдних птахів, який містить багато фосфору, нагромаджується в пташиних колоніях і на пташиних базарах, утворюючи так зване гуано - корисну копалину, що інтенсивно добувається в деяких країнах (у Чилі) і використовується для виробництва фосфатних мінеральних добрив. Але більша частина фосфору нагромаджується на дні з відмерлими рештками морської біоти. Цей фосфор може знову стати доступним для біоти тільки з часом у геологічному вимірі, наприклад, після підняття певних ділянок морського дна (щоправда, сьогодні людина вже почала розробляти й морські родовища фосфоритів). З іншого боку, на суші значна частина мінерального фосфору утворює нерозчинні комплекси з ґрунтовими частинками і стає недоступною для продуцентів, а отже, і для інших ланок трофічних ланцюгів. Лише деякі ґрунтові гриби здатні вилучати фосфорні сполуки з цих комплексів.
На відміну від циклів вуглецю, кисню та азоту цикл фосфору в біосфері істотно розімкнений, оскільки значна частина континентального стоку фосфатів потрапляє в глибинні океанічні осадки і накопичується там, виходячи із кругообігу. У ґрунті та природних водах фосфор постійно перебуває у дефіциті. Крім того, в результаті господарської діяльності людини (особливо виробництва фосфорних добрив) ланцюг кругообігу фосфору в біосфері порушений. Тому фосфор вважається найслабшою ланкою біотичного кругообігу біосфери.