mbwo¶_ 5 Oli i moje.doc

Data ćwiczenia: 5.05.2010

Sprawozdanie z Metod Biotechnologii w Ochronie Środowiska

Temat: Określenie właściwości fizyko-chemicznych gleb oraz określenie wpływu wybranego skażenia gleby na rośliny wyższe.

W sekcji:

Piotr Apczyński

Aleksandra Gatlik

Kopeć Agnieszka

Gr Aut 2

1. CEL ĆWICZENIA:

Wyznaczanie wybranych parametrów fizyczno-chemicznych gleb oraz ocena stopnia zdegradowania gleb na podstawie testu fitotoksyczności.  Gleba wraz z nasionami ogórka Cucumis L. została skażona odpowiednim stężeniem siarczaniu (VI) miedzi (II) – CuSO4.

Oznaczone zostało:

- odczyn roztworu glebowego

- wilgotność gleby

- biomasa, długość części naziemnej, oraz zawartość chlorofilu roślin testowych

poddanych działaniu skażenia w glebie.

Potrzebne materiały:

- 1 kg gleby (ziemia ogrodniczą lub uprawna)

- 4 pojemniki na grupę (plastikowe pojemniki po lodach o pojemności 1000 ml )

- wybrana substancja skażająca

- wybrane nasiona rośliny kiełkującej

2. WSTĘP TEORETYCZNY:

Gleba - biologicznie czynna powierzchniowa warstwa litosfery, powstała ze skały macierzystej pod wpływem czynników glebotwórczych (głównie organizmów żywych, klimatu i wody) i podlegająca stałym przemianom. Gleba składa się z trzech faz:

- stałej – obejmującej cząstki mineralne, organiczne i organiczno - mineralne o różnym stopniu rozdrobnienia,

- ciekłej – wody, w której są rozpuszczone związki mineralne i organiczne tworzące roztwór glebowy,

- gazowej – mieszaniny gazów i pary wodnej.

Zanieczyszczenie gleby:

Wskaźniki informujące o zanieczyszczeniu gleb to m.in.:

- skład chemiczny,

- właściwości biochemiczne i mikrobiologiczne,

- skład i właściwości materii organicznej,

- skład jakościowy i ilościowy takich pierwiastków jak: miedź, cynk, ołów, arsen, fluor,     związki siarki, azotu i węglowodory,

- odczyn (pH).

O stopniu zanieczyszczenia gleb decyduje nie tylko dawka i indywidualne cechy substancji chemicznych, ale również fizykochemiczne cechy pokrywy glebowej. Do najważniejszych z nich należą te, które pośrednio i bezpośrednio decydują o pojemności kompleksu sorpcyjnego, a więc zawartość części ilastych i substancji organicznej, odczyn, warunki tlenowe, występowanie określonych gatunków mikroorganizmów, przepuszczalność podłoża, wreszcie aktualny skład chemiczny gleb

Wymienić można następujące czynniki powodujące degradację gleb:

- nadmierna zawartość metali ciężkich, takich jak: kadm, miedź, ołów. cynk nikiel i inne skażenia chemiczne, np.: ropopochodne, zasolenie, nadmierna alkalizacja,

- zakwaszenie przez związki siarki i azotu,

- skażenia radioaktywne.

Szczególnie niebezpieczne dla kolejnych ogniw łańcucha ekologicznego są metale ciężkie, które przenikają do roślin, a następnie do zwierząt i człowieka.

Wpływ miedzi na środowisko glebowe i rośliny:

Miedź (Cu) w środowisku glebowym występuje w różnych formach tworząc z reguły połączenia mało ruchliwe. Podlega silnej sorpcji przez substancję organiczną i minerały ilaste. Zawartość miedzi w glebach ściśle zależy od ich rodzaju i wykazuje dodatnią korelację ze składem granulometrycznym. Podstawowym źródłem zanieczyszczenia gleb miedzią jest hutnictwo miedzi, a także nieumiejętne stosowanie mikronawozów i odpadów organicznych. Miedź jest składnikiem niezbędnym w przebiegu procesów metabolicznych, a spełniane funkcje regulacyjne są bardzo zróżnicowane. Znany jest udział miedzi w regulacji procesów generatywnych roślin, procesu fotosyntezy, oddychania oraz w przemianach związków azotowych. Dostępność miedzi dla roślin w dużym stopniu uzależniona jest od pH, wraz z jego obniżeniem wzrasta jej dostępność. Istotną rolę w przyswajalności miedzi przez rośliny, obok intensywnej sorpcji przez koloidy glebowe, odgrywa również współdziałanie z innymi pierwiastkami, a zwłaszcza antagonistyczne działanie żelaza, cynku i fosforu. Przy wysokim odczynie gleb i intensywnym nawożeniu fosforowym może nastąpić unieruchomienie miedzi.

Chlorofil to zielony barwnik biorący udział w procesie fotosyntezy u roślin fotoautotroficznych (autotrofy), zlokalizowany w chloroplastach. Energia świetlna pochłaniana przez chlorofil warunkuje fotosyntezę.
U roślin wyższych chlorofil występuje w dwóch odmianach: niebieskozielony chlorofil a, absorbujący głównie światło fioletowe i czerwone, oraz żółtozielony chlorofil b, absorbujący głównie światło niebieskie i pomarańczowe.
Chlorofil jest kompleksem magnezu z czterema pierścieniami pirolowymi, połączonymi z sobą w pozycjach 2 i 5 mostkami metinowymi (=CH-), tworzącymi układ porfiryny. Występujące w cząsteczce chlorofilu dwie grupy kwasowe są zestryfikowane odpowiednio alkoholem metylowym i fitolem (C20H39OH).

3. PRZEBIEG ĆWICZENIA (cz. I -29.04.2010):

1.      Do 4 plastikowych pojemników (I, II, III, IV) odważono po 500 g gleby.

2.      Pojemnik I zawierał próbkę gleby kontrolnej, tzw. referencyjną („ślepą”)

3.      Pojemnik II-IV zawierały glebę skażoną (w różnych % wagowych) przez wybraną substancją

4.      Do wymieszanej gleby w pojemnikach wysiano po 20 nasion ogórka gruntowego, a następnie dodano wodę.

Próbki gleby należało inkubować w temperaturze pokojowej i utrzymywać wilgotność                                       gleby na odpowiednim poziomie (tj. 20-30% uwodnieniu).

Sposób przeprowadzenia ćwiczenia(cz. II – 5.05.2010) - Określenie właściwości fizyko-chemicznych gleb:

1        .Przygotowano próbki do oznaczenia pH. W cylindrach naważono po 2 g ziemi (po „przesianiu”) i dodano po 25 ml wody destylowanej. Roztwór co jakiś czas mieszano. Na koniec zajęć roztwór z ziemią przesączono na sączku, po czym przy użyciu pHmetru zmierzono odczyn.

2        Przygotowano próbki do oznaczenia wilgotności

a. zważono folie i odważono 2 g gleby

b. naważono po 10 g gleby (po „przesianiu”) na zważonych foliach aluminiowych i umieszczono w suszarce.

3.    Przygotowano rośliny do obliczenia biomasy oraz chlorofilu

a. rośliny wyrosłe na skażonej glebie delikatnie wyjęto i umyto, policzono ilość wykiełkowanych rośli,

b. odcięto korzenie od pozostałej części rośliny,

c. zważono biomasę roślin wyrosłych w skażonej glebie,

d. biomasę pocięto na drobne kawałki i odmierzono 0,2 – 0,3 g biomasy do moździerza w celu zmielenia rośliny,

e. do soku z roślin dodano 10 ml schłodzonego acetonu w celu ekstrakcji chlorofilu, wymieszano, odczekano aż masa opadnie na dno, fazę wodną przefiltrowano przez sączek, natomiast przy fazie stałej zdublowano procedurę i przesączono przez filtr,

f. zmierzono ekstynkcję chlorofilu dla dwóch różnych długości fal spekola: 645nm i 663 nm.

4. OBLICZENIA:

a)     Wilgotność

             10 g     -              100%

Masa suchej gleby   -     x              %  

Wilgotność =100% - x%

b)     Średnia

c)      Odchylenie standardowe

d)     współczynnik zmienności

s-odchylenie standardowe

-średnia

e) przedziały ufności zostały obliczone testem t-Studenta

t - statystyka t jednej próby :

f)       ilość Cu w suchej masie gleby podana w gramach:  CuSO4=167 g   Cu=29g

E1) 167g   -  29g

4g      -  x                   x=0,69g

*10-3

E2) 167  - 29 g

2g    - x     x= 0,347

*10-3

E3) 167g-29g

0,5g – x                       x=0,08g

*10-3

g)     Stopień toksyczności względem chlorofilu a

C – stopień toksyczności próby

C0-stopień toksyczności dla próby kontrolnej