Кремлев Е.П. Лабораторный практикум по курсу Экология

Подождите немного. Документ загружается.

Ход работы

Предварительно в разных районах г.Гродно отобрать образ-

цы почвы из верхнего горизонта, подверженного разной степени

антропогенной нагрузке. Навеску просеянной почвы 2 г внести в

то лстостенную колбу или склянку емкостью 100 мл, добавить 0,5 г

СаСО

и 4 мл дистиллированной воды. Осторожно на дно колбы

поставить стаканчик с 1 мл 30%-ного раствора перекиси водоро-

да. Колбу плотно закрыть каучуковой пробкой, имеющей трубку,

соединенную толстостенным каучуком через тройник, снабжен-

ный зажимом или экраном, с бюреткой. Последняя сообщается с

грушей. Бюретка и груша заполнены водой. Уровень воды в бю-

ретке и груше уравновешивают и последнюю закрепляют на опре-

деленной высоте. Закрывают экран, тем самым устраняя сообще-

ние прибора с внешней средой. Нужно следить, чтобы уровень

воды в бюретке оставался неподвижным, что свидетельствует о

достижении температурного равновесия в приборе и комнате.

Начало опыта отметить по секундомеру в тот момент, когда

стаканчик с перекисью водорода опрокидывается и вслед за этим

встряхивается содержимое колбы. Взбалтывание смеси следует

продолжать во все время опыта, не касаясь непосредственно кол-

бы руками. Выделяющийся кислород вытесняет из бюретки воду,

уровень которой отметить. Контролем служит стерилизованная

сухим жаром (180 °С) почва. Количество выделившегося молеку-

лярного кислорода учитывается при температуре 18–20 °С через

полминуты в течение 1–2 мин.

Активность каталазы выражается в миллилитрах кислорода,

выделившегося на 1г почвы за определенный промежуток време-

ни (1 мин). Ошибка определения — до 5 %.

Полученные результаты обработать статистически и сделать

вывод.

Лабораторная работа № 8 (4 часа)

Методы определения активности инвертазы

Инвертаза (β-фруктофуранозидаза, сахароза), гидролизуе т

с а харозу на глюкозу и фруктозу, разрывая связь, находящуюся у

β-глюкозидного углеродного атома остатка фру ктозы в молекуле

сахарозы. Она действует на гликозидные соединения и, кроме са-

харозы, гидролизует рафинозу, генцианозу и стахиозу; катализи-

рует также фруктотрансферазные реакции.

Инвертаза широко распространена в природе, она имеется у

многих микроорганизмов, встречается почти во всех типах почв.

Ее активность является характерным показателем типов почв и их

биологической активности.

Определение активности инвертазы основано на учете вос-

станавливающих сахаров, образующихся при расщеплении саха-

розы. Этот метод нашел широкое применение и может быть ис-

польз ован для опре деления инв ертазы в образцах почвы с широким

диапазоном активности фермента и концент рации субстрата. Фо-

токолориметрический и поляриметрический методы более требо-

вательны к концентрации сахаров и неприемлемы для почв с вы-

соким содержанием органических веществ ввиду окрашенных

растворов почв енных экстрактов. Поэтому применение указанных

методов в почвенных исследованиях ограничено.

Реактивы

5%-ный р-р сахарозы; ацетатный буфер (рН 4,7); толуол; ра-

створ Фелинга (раствор а — 40 г с ернокислой меди растворяют в

дистиллированной воде и доводят до 1 л; раствор б — 200 г с егне-

товой соли растворяю т в дистиллированной воде, прибавляю т 150 г

КОН или NаОН и доводят до 1 л. Оба раствора фильт руют. Перед

употреблением растворы а и б смешивают в соотношении 1:1).

Ход анализа

Предварительно в разных районах г. Гродно отбирают об-

разцы почвы из верхнего горизонта, подверженного разной сте-

пени антропогенной нагрузке. В колбу емкостью 50 мл помеща-

ют 5 г почвы, добавляют 10 мл 5 %-ного раствора сахарозы, 10 мл

ацетатного буфера (рН 4,7) и 5–6 капель толуола. Колбы закры-

вают пробками, встряхивают и помещают в термостат при тем-

пературе 30 °C на 24 ч, периодически встряхивая их. Контроль —

стерилизованная почва (3 ч при 180 °С) и чистый субстрат. Из

фильтрата, полученного вышеопис анным методом, берут 6 мл, в

большие пробирки добавляют 3 мл раствора с егнетовой соли и 3

мл раствора с ернокислой меди, хорошо перемешивают и кипя-

тят на водяной бане 10 мин. Затем центрифугируют 5 мин при

3000 об/мин. Фильт рат колориметриру ют при 630 нм, кюветы

шириной 1см.

Активность инвертазы выражают в миллиграммах на 1 г поч-

вы за 1 ч.

Полученные результаты обработать статистически, проана-

лизировать итоги биометрической обработки и сделать вывод.

Лабораторная работа № 9 (8 часов)

Определение активности уреазы

(карбамид-аминогидролазы)

К ферментам, участвующим в превращении белковых ве-

ществ, относится уреаза. Образовавшийся в результате уреазной

реакции аммиак служит источником питания растений.

Активность уреазы — один из важнейших показателей био-

логической активности почв. Уреаза катализирует распад мочеви-

ны на аммиак и углекислоту:

OHCONH2

223

OHCONH2

223

уреаза

Фермент обладает строгой специфичностью действия: рас-

щепляет только мочевину и не действует на производные. Опти-

мум рН уреазы близок к 7,0, но может смещаться в зависимости

от концентрации мочевины, от природы и концентрации приме-

няемых буферов. В почве уреаза может действовать в сравнитель-

но широком диапазоне рН.

Реактивы

Фосфатный буфер (рН 6,7); 10%-ный раствор мочевины; 1 н

КС1; ре актив Неслера; раствор с егнетовой соли (ка лий-натрий

виннокислый: 50 г соли растворить в 100 мл дистиллированной

воды); стандартный раствор: 0,1 мг NН

в 1 мл воды.

Ход анализа

К 2 г почвы добавляют 5 мл фосфатного буфера (рН 6,7) и

5 мл 10 %-ного раствора мочевины. По сле этого колбы тщательно

встряхивают и инку бируют 3 часа при 30 °С или 24 часа при 25 °С.

После добавляют 7,5 мл КС1, перемешивают и центрифугируют

10 мин при 3000 об / мин. Центрифугат сливают в пробирки. Да-

лее по 1 мл центрифугата переносят в мерные колбы на 25 мл,

добавляю т в ко лбы воду (5–7 мл), тщательно перемешивают и снова

добавляют небольшой объем воды, после чего вливают 1 мл ра-

створа Неслера и 1 мл 50 %-ного раствора сегнетовой соли. Дово-

дят до метки осторожным приливанием небольших объемов воды

при тщательном перемешивании. Оптическую плотность измеря-

ют при длине волны 480 нм в кюветах шириной 20 мм.

Активность уреазы выражается в миллиграммах NН

на 10 г

почвы за сутки и рассчитывается по форм уле:

,/10)(

HpbaNH ••−=

где a — количество аммиака в пробе по графику, мг; b — количе-

ство аммиака в контроле по графику, мг; p — разведение; H —

навеска почвы, г.

Полученные результаты обработать статистически и сделать

вывод.

Лабораторная работа № 10 (6 часов)

Биоиндикация токсичности почвы

Почвенные микроорганизмы способны образовывать веще-

ства различной химической природы, подавляющие рост расте-

ний — фитотоксины. Кроме этог о, токсичность почвы мож ет очень

сильно увеличиваться при поступлении в почву различных веществ

из воздуха или с водой вследствие хозяйственной деятельности

человек а . Накопление в почв е токсинов, имеющих различную при-

роду и происхождение, обусловливает токсические свойства по-

чвы, определяемые следующим методом.

Ход работы

Предварительно отбирают образцы почвы из верхнего гори-

зонта, подв ерженного разной степени антропогенной нагрузке.

Испытуемую нестерильную почву в воздушно-сухом состоянии с

помощью пинцета освобождают от крупных корневых остатков,

растирают в ступке и просеивают через сито с ячейками в 1 мм.

Навеску 100–200 г помещают в стаканчики (опыт проводят несте-

рильно) и увлажняют дистиллированной водой до 60 % от полной

влагоемкости и тщательно перемешивают, затем с помощью шпа-

теля уплотняют так, чтобы образовалась ровная поверхность. На

поверхности почвенной пластинки шпателем делают бороздки

глубиной около 0,5 см и раскладывают в них от 10 до 5 cемян

испытуемого растения (в зависимости от их размера), замочен-

ных в водопроводной воде в течение суток. Обычно используют

семена куль тур, возделываемых в данном регионе. Контрольные

семена раскладывают на увлажненной вате, покрытой фильтро-

вальной бумагой. Приготовленные образцы инкубируют в термо-

стате при 25°С в течение 2–3 дней до полного прорастания, фик-

сируя каждый день количество проросших семян. Затем стаканчики

переносят во «Флору» и выдерживают там в течение 4–5 дней до

полного развития проростков.

Степень токсичности почвы определяют по разнице в скоро-

сти прорастания, в количестве проросших семян, в длине пророс-

тков и их корней, в количестве объемной и весовой продукции в

опыте и контроле. Токсичными считают почвы, вызывающие уг-

нетение прорастания семян на 20–30 % и более. Определение ток-

сично сти почвы рекомендуется проводить на свежих образцах

почвы, так как после длительного хранения образцов токсичность

их может значительно изменяться.

Полученные результаты обработать статистически и сделать

вывод.

II. Методы определения

экологических параметров воды

Вода является одной из важнейших сред обитания живых

организмов и во многом определяет характер климатических фак-

торов других сред. В этом разделе предусматриваются лаборатор-

ные работы по освоению методов измерения показателей водной

среды.

Лабораторная работа № 11 (2 часа)

Определение рН воды

Материалы и оборудование

Универсальная и индикаторная бумага или рН-метр, проба

воды.

Методика работы

1. Опустите в исследуемую воду кусочек универсальной ин-

дикаторной бумаги и сравните ее цвет с цветной шкалой. Опреде-

лите значение рН.

2. Ополосните зонд рН-метра дистиллированной водой, опу-

стите его в пробу исследуемой во ды и снимите показания рН (этот

метод более точен, но до начала эксперимента необходимо тща-

тельно проверить рН-метр, используя готовые растворы с изв е с-

тными значениями рН). Вновь ополосните зонд дистиллирован-

ной водой перед тем, как поме стить его на хранение в буферный

раствор.

3. Повторите опыт с пробами воды из разных источников и с

дождев ой водой. Сделайте соответствующие выводы о пригоднос-

ти воды из каждого исследованного источника для обитания раз-

личных гидробионтов.

Лабораторная работа № 12 (2 часа)

Определение температуры воды

Температура во ды определяется непосредственно на водоеме

калибровочным термометром с ценой деления 0,1–0,5 °С (в от-

дельных случаях оправдано измерение с ценой деления 1 °С). Тер-

мометр устанавливают в пробоотборнике, который размещают на

выбранной глубине, и выдерживают на нужной глубине не менее

5–10 мин, после чего пробоотборник поднимают и, не вынимая

термометр из пробоотборника, сразу же определяют температуру.

При глубоководных измерениях необходимо использовать пробо-

отборники опрокидывающегося типа, заполняемые водой на тре-

буемой глубине.

Температуру поверхностных слоев определяют, опуская тер-

мометр на глубину 15–20 cм. Температура в поверхностных слоях

воды может значительно (на 3–5 °C и более) отличаться от темпе-

ратуры на глубинах в несколько метров.

Предметом особого внимания должны быть впадающие в

водоем реки, каналы и сточные канавы. При наличии притоков

определите температуру также в зонах смешения воды в местах

их впадения в водоем. При наличии разницы в измеренных тем-

пературах в несколько градусов можно говорить о тепловом заг-

рязнении водоема.

Для измерения пользоваться только калибровочным термо-

метром, измерять температуру в разных точках одним и тем же

термометром, результатом измерения считать среднее арифмети-

ческое нескольких наблюдений.

Лабораторная работа № 13 (4 часа)

Определение скорости течения воды, направления

и скорости ветра (выполняется на реке Неман)

Материалы и оборудование

Деревянный брусок размерами 10 • 2 • 2 см; L-образная труб-

ка высотой 50 cм, длиной 10cм и диаметром 2 см; флюгер; анемо-

метр для определения скорости ветра.

Методика работы

1 способ

1. На песчаном берегу отмечается расстояние 100 м (а).

2. В начале верхнего течения этого отрезка в воду на расстоя-

нии 3, 5 м от берега опустите деревянный брусок.

3. Секундомером измерьте время, за ко торое деревянный бру-

сок проплывет расстояние 100 м.

4. Определите скорость течения реки (V) с использованием

формулы:

V= а / в.

5. Повторите операции 3 и 4 и выведите среднее значение (М)

скорости течения во ды в реке.

2 спо соб

1. Поместите в поток воды L-образную трубку таким обра-

зом, чтобы ее короткий конец был обращен навстречу течению.

2. Измерьте высоту, на которую во да поднялась в длинном

конце трубки.

3. Определите скорость течения воды в реке, используя сле-

дующую формулу:

,2hgV =

где V — скорость течения воды, см/с; g — ускорение силы тяжес-

ти (981 см /с

); h — высота столба воды, см.

4. Повторите операции 1, 2 и 3 несколько раз и выведите сред-

нюю скорость течения во ды.

Примечание. Во время проведения занятия студенты определяют скорость

и направление ветра с помощью анемометра. Для исключения влияния ветра на

полученный показатель скорости течения воды в реке сравнивают показатели,

полученные при использовании деревянного бруска и L-образной трубки.

Лабораторная работа № 14 (2 часа)

Определение цветности воды

Цветность воды определяется визуально или фотометричес-

ки, сравнивая окраску пробы с окраской условной 100-градусной

шкалы цветности воды, приготавливаемой из сме си бихромата

калия и сульфата кобальта. Для поверхностных водоемов этот по-

казатель допускается не более 20 градусов по шкале цветности.

Оборудование

Пробирка стеклянная высотой 15–20 cм; лист белой бумаги

(в качестве фона).

Ход анализа

1. Заполните пробирку водой до высоты 10–12 см.

2. Определите цветность воды, рассматривая пробирку сверх у

на бело м фоне при доста то чном боковом освещении (дневном, ис-

кусственно м). Отметьте наиболее по дходящий оттенок из приведен-

ных в таб лице либо заполните свободную линейку в таблице.

Цветность воды

Лабораторная работа № 15 (2 часа)

Определение мутности и прозрачности воды

Определение мутности

Оборудование

Пробирка стеклянная высотой 10–12 см; лист темной бумаги

(в качестве фона).

Выполнение анализа

1. Заполните пробирку водой до 10–12 см.

Слабо-желтоватая Коричневая

Светло-желтоватая Красно-ко ричневая

Желтая Другая (укажите, какая)

Интенсивно -желтая

2. Определите мутность воды, рассматривая пробирку сверх у

на темном фоне при доста то чном боковом освещении (дневном,

искусственном). Выберите подходящее из приве денных в таблице.

Мутность воды

Определение прозрачности

Оборудов ание

Стеклянный цилиндр с внутренним диаметром 2,5 см или более

и высот ой не менее 30 cм (желательно 60 cм) с дно м из плоског о от-

шлифованног о или оптическ ого стекла. Цилиндр должен быть снаб-

жен экрано м, хорошо защищенным от попадания бокового света.

Образец шрифта — четкий шрифт на белом фоне (высота

3,5 см, ширина 0,35 мм) либо юстировочная метка (черный крест

на белой бумаге). Линейка, отградуированная в сантиметрах.

Выполнение анализа

1. Пробу тщательно перемешивают и помещают в цилиндр.

2. Уст ановите цилиндр на высоте около 4 см над образцом

шрифта, добейтесь хорошего освещения шрифта при отсутствии

попадания света на боковую поверхность цилиндра.

3. Наблюдая сверху через столб воду и сливая или доливая

воду в цилиндр, определите высоту столба, позволяющего отчет-

ливо видеть шрифт (метку). Измеренное значение прозрачности

(т.е. столба воды) записывайте с точностью до 1 см.

Лабораторная работа № 16 (2 часа)

Определение запаха, вкуса и привкуса воды

Определение запаха

Запах по характеру подразделяют на две группы:

Мутность не заметна (отсутствует)

Слабо опалесцирующая

Опалесцирующая

Слабо мутная

Мутная

Очень мутная

а) естественного происхождения (от живущих и отмерших

организмов, влияния почв, водной растительности т.д.);

б) искусственного происхождения.

Характер и интенсивность запаха

Естественного происхо ждения Искусственного происхождения

землист ый нефтепродуктов (бензиновый)

гнилос тный хлорный

плесневый у ксусный

торфяной фенольный

травянистый

Таблица для определения характера и интенсивности запаха

Интенсивнос ть

запаха

Характер проявления запаха

Оценка интенсивности

запаха в баллах

Нет Запах не ощущается 0

Очень слабая

Запах сразу не ощущается,

но обнаруживается при

тщательном исследовании

(при нагревании воды)

Слабая

Запах ощущается,

если на это обратить внимание

Заметная

Запах легко замечается

и вызывает неодобрительный

отзыв о воде

Отчетливая

Запах обращает на себя

внимание и заставляет

воздержаться от питья

Очень сильная

Запах настолько сильный,

что делает воду непригодно й

к употреблению

Для питьевой воды допускается наличие интенсивности за-

паха не больше 2 баллов. Можно количественно определить ин-

тенсивность запаха как степень разбавления анализируемой воды

водой, лишенной запаха. При этом определяют пороговое число

запаха N:

N =