Кремлев Е.П. Лабораторный практикум по курсу Экология

Подождите немного. Документ загружается.

Ход работы

1. Провести определение собранных образцов с помощью

определителей.

2. Выявить численность организмов по видам, населяющим

определенную площадь на суше или объем воды или воздуха. Как

правило, это равнозначно оценке величины популяции.

Оценка размеров популяции

На небольшом участке можно непосредственно подсчитать

число или оценить проектное покрытие или обилие растений и

прикрепленных или медленно передвигающихся животных.

На больших открытых про странствах для оценки численнос-

ти быстро передвигающихся животных необходимы кос венные

методы учета. В местообитаниях, в которых наблюдение за орга-

низмами затруднено вследствие особенностей их поведения и об-

раза жизни, приходится оценивать численность организмов, ис-

пользуя либо метод изъятия, либо мечения и повторного отлова.

Лабораторная работа № 26 (4 часа)

Оценка численности популяции методом прямого учета

Материалы и оборудование

Деревянная квадратная рама размером 0,25 м

или 1 м

Ход работы

1. Намечаемая для обследования площадь условно разбива-

ется на квадраты, и с бор образцов ограничивается их площадью.

2. Деревянную квадратную раму накладывают на условно

выделенный квадрат и исследуют площадь внутри рамы. Затем

раму переносят на следующие воображаемые квадраты и снова

подсчитывают число видов, оказавшихся внут ри рамы.

3. Определяется общая численность вида на обследуемой

площади по формуле:

N •=

где N — общая численность вида на обследуемой площади; a —

сумма особей вида, обнаруженных внутри рамы в условно выде-

ленных квадрат ах обследуемой площади; b — число обследован-

ных квадратов; c — число всех условно выделенных квадратов

обследуемой площади.

4. Выявляют плотность вида (обилие) — число организмов

одного вида на определенной площади, например, на 10 м

5. Выясняют частоту встречаемости вида (в %). Например,

е сли вид встречается в одном из каждых десяти обследованных

квадратов, то его встречаемость равна 10 %.

6. Устанавливают проективное покрытие вида: какая часть

обследуемой площади занята особями изучаемого вида в процен-

тах от общей площади.

Лабораторная работа № 27 (4 часа)

Обнаружение яиц гельминтов флотационным методом

(метод Фюлеборна)

Материалы и оборудование

Кал обследуемого животного, стаканчики емко стью 100–

200 мл. Насыщенный раствор поваренной соли (к 1 л кипящей

воды добавляют 380 г поваренной соли). Раствор фильтруют че-

рез марлю или вату и используют после охлаждения. Проволоч-

ная петля диаметром около 8 мм, предметные и покровные стекла,

стеклянная палочка длиной 10-15 см, микроскоп.

Методика исследования

1. В стаканчик помещают 5–10 г фекалия и 20-тикратное ко-

личе ство насыщенного раствора поваренной соли, интенсивно

перемешивают стеклянной палочкой.

2. Содержимое стаканчика через сито или марлю процежива-

ют в дру гой чистый стакан и оставляют на 40–45 минут, кал из

сита или марли выбрасывают.

3. Яйца гельминтов, удельный ве с которых меньше удель-

ного веса насыщенного раствора поваренной соли, всплыва-

ют на поверхность жидко сти. Прикасаясь к поверхности жид-

кости проволочной петлей, до стигают того, что в петле о стается

тонкая пленка поверхностного слоя, содержащая яйца пара-

зитов.

4. Содержащуюся в петле пленку жидкости стряхивают на

предметное стекло, покрывают покровным и исследуют под мик-

роскопом.

Лабораторная работа № 28 (4 часа)

Обнаружение личинок гельминтов (метод Бермана)

Материалы и оборудование

Кал исследуемого животного; воронка, соединенная резино-

вой трубк ой длиной около 20 cм с центрифужной пробиркой; шта-

тив для бактериологических пробирок; стаканы емкостью 100–

200 мл; предметные стекла; микроскопы.

Методика исследования

1. Порцию кала весом 15–20 г помещают в марле или на ме-

та ллическом сите в воронку, предварительно заполненную водо-

проводной водой комнатной температуры с таким расчетом, что-

бы вода покрывала фекалии.

2. Воронку вставить в штатив и оставить на 1 час. За это

время личинки паразитов из кала выходят в окружающую водную

среду и попадают в прикрепленную к воронке резиновой трубкой

пробирку.

3. Пробирку отсоединяют от резиновой трубки, жидко сть из

воронки и трубки выпускают в стакан.

4. Жидкость из пробирки осторожно сливают, осадок встря-

хивают, выливают на предметное стекло и исследуют под микро-

скопом с целью обнаружения живых подвижных личинок.

V. Экологическая токсикология

Многие тяжелые металлы являются необходимыми для жиз-

недеятельности растений и животных и относятся к биоэлементам,

потребность в которых невелика. Однако присутствие их в окружа-

ющей сре де, в частности, в во де, кормах и в по ч ве, в значительных

количествах с читается экологически опасным и может служить при-

чиной токсикозов и даже гибели представителей живой природы.

Наиболее распространенный способ к онтроля за содержанием ток-

сичных металлов (микроэлемент ов) в средах обитания — опреде-

ление содержания растворимых форм их в во де и в почве.

Доступными усвояемыми формами микроэлементов приня-

то считать ту часть, которая извлекается теми или иными экст-

рагентами. Экст рагенты для отдельных элементов различны в

зависимости от почвенно-климатиче ских условий. В отдельных

случаях применяют групповой экстрагент, в котором определя-

ют ряд биологически важных микроэлементов, в других — для

каждого элемент а используются отдельные вытяжки.

Лабораторная работа № 29 (4 часа)

Методы получения почвенных вытяжек

Наиболее распространенный спо соб контроля за содержани-

ем в окружающей среде токсичных металлов (микроэлементов) —

определение содержания их в почве. Материалом исследования

обычно служат почвенные вытяжки. Для районов Прибалтики

Я.В.Пейве и Г.Я.Ринькис предложили ряд индивидуальных вытя-

жек. Для извлечения подвижной меди они предложили использо-

вать 1N НС1, цинка — 1н КС1, кобальта — 1N НNО

, марган-

ца — 0,1N Н

SО

, молибдена — оксал атный буферный раствор с

рН 3,3 по Григгу. Во всех этих вытяжках соотношение между поч-

вой и раствором — 1:10, время экст ракции — 1ч при взбалтыва-

нии на ротаторе. Для извлечения доступного бора во всех почвах

используют 5-минутное кипячение почвы с водой (1:5) по Бергеру

и Труогу.

Метод Крупского и Александровой применяется для извлече-

ния подвижных форм Сu, Zn, Со из карбонатных и некарбонат-

ных почв 1N СН

СООNН

буфером рН 4,8 при соотношении по-

чва: раствор, время экстракции на ротаторе — 30 мин. Извлечение

подвижного марганца проводят этим же буфером при соотноше-

нии почва: раствор 1:10 в течение 1 ч на ротаторе. Следовательно,

поэтому при одинаковых условиях экстрагируется только три эле-

мента. Прямое определение а томно-абсорбционным методом (АА-

методом) возможно только Сu и Zn, тог да как определение Со вы-

полнимо АА-методом после концент рирования. Экстрагирование

в течение 30 мин на ротаторе при неунифицированности этого

оборудования в разных лабораториях дает несопоставимые рез уль-

таты. Буфер рН 4,8 не для всех некарбонатных почв, особенно для

дерново-подзолистых, имеющих более кислую реакцию, является

оптимальным экстрагентом.

Для характеристики комплексного элементного состояния

дерново-подзолистых почв Г.А.Соловьевым предложено одновре-

менно делать 3 вытяжки: 1) 1N НСl (или 1N азотную кислоту) для

извлечения элементов, входящих в состав аморфных соединений,

что характеризует весь потенциальный запас элемента в почве;

2) аммонийно-ацетатный буфер рН 4,5 для извлечения обменных

и растворимых в слабых кислотах форм, что характеризует акту-

альный запас элемента в почве; 3) 1 %-ный раствор ЭДТА в аммо-

нийно-ацетатном буфере (рН 4,5) позволяет дополнительно с об-

менными и растворимыми в слабых кислотах формами извлекать

элементы из почвенных, в основном органических, комплексов.

В практике для определения уровней загрязнения элемента-

ми Pb, Cd, V, Ni, Cr, Hg, As еще не разработано ни оптимальных

вытяжек, ни граций содержания. В этой связи использование дан-

ных, полученных на основе 1н НС1 (1н НNО

) и аммонийно-аце-

татного буфера (рН 4,5) с ЭДТА, может представлять определен-

ный интерес по ряду причин.

1. Изучение или контроль за содержанием элементов загряз-

нителей можно проводить параллельно с определением биоэле-

ментов из одних и тех же вытяжек.

2. Представляется возможным проводить оценку всего потен-

циального доступного запаса по содержанию в 1N НС1 — вытяж-

ке (1N НNО

), а по содержанию в аммонийно-ацетатном буфере

(рН 4,5) с ЭДТА определять критические уровни, при которых воз-

можно загрязнение возделываемых ку льтур.

Ход анализа

Две навески почвы залить буферами рН 4,5 и рН 4,5 + ЭДТА

в соотношении почва:раствор 1:5, а одну 1н НС1 в соотношении

1:10 перемешать в течение 1 мин и оставить на ночь. После 18-

часового настаивания тщательно перемешать в течение 1 мин и

профильтровать.

Непосредственно из полученной вытяжки методом атомной

абсорбции определить Fe, Al, Sn, Cu, Zn, Mn, As. После разведе-

ния фильтрата 1:25–1:50 и буферирования лантаном определить

Сa, Mg, Sr, K, Na.

После концентрирования 100–150 мл фильтрата методом экст-

ракции или соосаждения определяю т содержание Co, Mo, Pb, Cr,

Cd, Ni. Таким образом, использование бу фера с рН 4,5 позволяет

извлечь обменные и растворимые в слабых кислотах формы выше-

указанных элемент ов. При проведении экстракции из параллель-

ной навески таким же буфером, но содержащим 1 %-ную добавку

ЭДТА представляется возможным извлечь комплексно-св язанные

формы элементов, составляющие потенциально доступный резерв,

кот орый можно рассчитать по разнице. Анализ этой вытяжки при

определении атомно-адсорбционным методом Fe, Al, Sп, Cu, Zn,

Mn, As можно вести прямо или по сле соответствующего разве-

дения. Для концент рирования Co, Pb, Cr, Cd, Ni, Мо необходи-

мый объем вытяжки выпаривают, проводят экстракцию или со-

о с аждение.

Лабораторная работа № 30 (4 часа)

Определение содержания в воде нитратов

Оборудование, растворы, материалы

Баня водяная, ножницы, палочка стеклянная, пипетка на 2 мл

или на 5 мл с резиновой грушей и соединительной трубкой, пи-

петка-капельница, склянка с меткой «10 мл», стаканчик на 25–

50 мл для выпаривания.

Защитные очки, перчатки резиновые.

Вода дистиллированная, кислота серная концентрированная,

раствор гидроксида натрия (20 %) водный, раствор салициловой

кислоты (10 %) спиртовой, сегнетова соль (тартрат калия-натрия)

в капсулах по 0,1 г.

Контрольная шкала образцов окраски для определения нит-

рат-аниона (0,0; 5,0; 15; 30; 50 мг/л) из состава тест-комплекта

или приготовленная самостоятельно.

Ход анализа

1. Поместите с помощью пипетки 1,0 мл анализируемой воды

в стаканчик для выпаривания. Если в воде содержатся соедине-

ния железа в концентрации свыше 0,5 мг/л, в стаканчик вносят

также содержимое одной капсулы (0,1 г) сегнетовой соли.

2. Содержимое стаканчика выпарьте досуха на кипящей во-

дяной бане в течение 10–15 мин.

3. Охладите стаканчик до комнатной температуры в течение

5–10 мин.

4. Добавьте в стаканчик пипеткой-капельницей 4–5 капель

раствора салициловой кислоты так, чтобы смочить весь сухой ос-

таток.

5. Добавить другой пипеткой 26–27 капель концентрирован-

ной серной кислоты (около 0,5).

6. Сух ой остаток смешайте с кислотой стеклянной палочкой

и разотрите его по дну и стенкам стаканчика.

7. Не вынимая палочку из стаканчика, оставьте его содержи-

мое на 5 мин.

8. Добавьте пипеткой 3–4 мл дистиллированной воды таким

образом, чтобы изнутри обмыть стенки стаканчика.

9. Добавьте к содержимому стаканчика 4–5 мл 20 %-ного рас-

твора гидроксида натрия. Для дозировки раствора гидроксида нат-

рия удобно выделить пробирку с меткой «5 мл»). При наличии в

анализируемой воде нитрат-анионов раствор в стаканчике сразу

окрашивается в желтый цвет.

10. Содержимо е стаканчика по стеклянной палочке слейте в

склянку с меткой «10 мл», ополосните стаканчик и палочку не-

большими порциями дистиллированной воды и доведите объем

раствора в склянке до 10 мл.

11. Окраску раствора в склянке сравните с контрольной шка-

лой образцов окраски на белом фоне. За результат анализа прини-

майте значение концентрации нитрат-анионов в мг/л того образца

шкалы, который более всего соответствует окраске полученного

раствора.

Если окраска в склянке окажет ся интенсивнее крайнего кон-

трольного образца, анализируемую пробу разбавляют в 5 раз ди-

стиллированной водой и определение повторяют. При вычисле-

нии результатов учитывают степень разбавления пробы.

Лабораторная работа № 31 (4 часа)

Определение в воде

содержания фосфатов и общего фосфора

Реактивы

Вода дистиллированная, перманганат калия криста лличес-

кий, раствор восстановителя, раствор для связывания нитритов,

раствор молибдата, раствор серной кислоты (10 %) водный, ра-

створ серной кислоты (1:3) водный, персульфат аммония в упа-

ковках по 0,5 г.

Посуда

Колба коническая термостойкая (Эрленмейера) на 150 мл со

шлифом, мерная склянка с делениями (5,10, 20 мл) с пробкой, хо-

лодильник обратный со шлифом, кипелки (стеклянные капилля-

ры, зерна силикагеля), колба мерная вместимостью 50 мл, плитка

электриче ская с закрытым нагревательным элементом, пипетка-

капельница, чашка фарфоровая на 200–500 мл, шприц-дозатор

медицинский на 1 мл с соединительной трубкой.

Контрольная шкала образцов окраски для концентраций ор-

тофосфатов (0; 0,2; 1,0; 3,5; 7,0 мг/л) из состава тест-комплекта

или приготовления самостоятельно.

Определение ортофосфатов в питьевой и природной воде

1. Отберите в мерную склянку 20 мл профильтрованной или

отстоянной анализируемой во ды, предварительно ополоснув склян-

ку 2–3 раза той же водой.

2. Добавьте к пробе пипеткой-капельницей 10 капель раство-

ра для связывания нитритов и затем шприцем-дозатором 1 мл ра-

створа молибдата. Склянку закройте пробкой и встряхните для

перемешивания раствора.

3. Оставьте пробу на 5 мин для полного протекания реакции.

4. Добавьте к пробе пипеткой-капельницей 2–3 капли раство-

ра восстановителя. Склянку закройте пробкой и встряхните для

помешивания раствора. При наличии в во де ортофосфатов раствор

приобретает синюю окраску.

5. Оставьте пробу на 5 мин для полного протекания реакции.

6. Проведите визуа льное колориметрирование пробы. Для

этог о мерную склянку поместите на белое поле контрольной шка-

лы и, освещая склянку рассеянным белым светом достаточной

интенсивности, определите ближайшее по окраске поле конт-

рольной шкалы и соответствующее ему значение концентрации

ортофосфатов в мг/л.

Для более точного определения плотность пробы может быть

измерена с помощью фотоколориметра. При этом необходима гра-

дуировка в диапазоне 0,001–0,04 мг/л.

В загрязненных поверхностных и сточных водах при опреде-

лении ортофосфатов необходимо:

1) определить индикаторной бумажкой рН среды. При нали-

чии сильнощелочной среды пробу нейтра лизуют раствором сер-

ной кислоты до рН 4–8;

2) если предполагается наличие силика тов (более 50 мг/л) или

железа (более 1 мг/л), пробу предварительно разбавляют в 4 раза;

3) если присутствуют хроматы (более 3 мг/л), измените поря-

док прибавления растворов: первым прибавьте к пробе раствор

во сстановителя, а затем раствор для связывания нитратов и ра-

створ молибдата;

4) если ожидается присутствие танина, его можно удалить

фильтрованием через колонку с активированным углем.

Определение гидролизующихся полифосфатов

и эфиров фосфорной кислоты

1. Пробу объемом 50 мл поместите в коническую колбу.

2. Добавьте шприцем-дозатором 1 мл раствора серной кисло-

ты (10 %) и несколько кипелок (зерен силикагеля или стеклянных

капилляров).

3. Присоедините к колбе обратный холодильник. Поместите

колбу на электроплитку и кипятите смесь при минимальной мощ-

ности нагревания 30 мин.

4. После охлаждения смесь количественно перенесите в мер-

ную колбу . В процессе кипячения происходит потеря растворите-

ля — воды. Потерю воды восполните добавлением в мерную кол-

бу до метки 50 мл дистиллиров анной воды, которой предварительно

ополосните колбу.

5. Из полученного раствора отберите пробу (20 мл) в мер-

ную склянку и анализируйте ее на содержание ортофосфатов.

Полученный результат будет представлять сумму концент раций

ортофо сфатов и полифо с фатов (Сa) в пере счете на ортофос фат-

анион (РО

6. В отдельной пробе анализируемой воды, не подвергая ее

кислотному гидролизу, определите концентрацию ортофосфатов

Соф, как описано выше.

7. Рассчитайте концентрацию гидролизовавшихся фосфатов

(Спф) в мг/л по формуле:

Спф = С∑ – Соф,

где С∑ — суммарная концентрация полифосфатов, гидролизо-

вавшихся органических фос фатов и ортофос фатов, определен-

ная в условиях гидролиза, мл/л; Соф — концентрация ортофос-

фатов, мг/л.

Минерализация и определение общего фосфора

1. В фарфоровую чашку поместите 50 мл анализируемой воды.

2. Высыпьте в чашку содержимое одной капсу лы (0,5 г) пер-

сульфата аммония и добавьте 1 мл раствора серной кислоты (1:3).

3. Выпарите смесь досуха, поместив чашку на нагреватель-

ный элемент электрической плитки.

4. Поместите чашку в сушильный шкаф и выдержите ее там в

течение 6 часов при температуре 160 °С, после чего дайте остыть

чашке до комнатной температуры.

5. После о хлаждения к сухому ос татку осторо жно прилейте 30 мл

дистиллированной воды, перемешивая смесь до растворения солей.

6. Далее раствор перенесите в мерную колбу или склянку,

доведите до метки «50 мл» дистиллированной водой и определите

содержание ортофосфатов.

7. Содержание общего фосфора (мг/л) определите по градуи-

ровочному графику, предварительно постро енному по стандарт-

ным растворам, обработанным в соответствии со всеми выполня-

емыми при минерализации операциями.

Лабораторная работа № 32 (2 часа)

Определение содержания в воде нитритов

Реактивы и оборудование

Ножницы, пробирк а колориметрическая с меткой «5 мл». Реак-

тив Грисса в капсулах по 0,05 г.

Контрольная шкала образцов окраски для определения нит-

рит-аниона (0; 0,02; 0,1; 0,50; 1,1 мг/л) из состава тест-комплекта

или приготовленная самостоятельно.

Выполнение анализа.

1. Налейте анализируемую воду в колориметрическую про-

бирку до метки «5 мл».

2. Добавьте содержимое одной капсулы реактива (0,05 г) Грис-

са в пробирку. Перемешайте содержимое пробирки встряхивани-

ем до растворения смеси.

3. Оставьте пробирку на 20 мин для завершения реакции.

4. Проведите визуальное ко лориметрирование пробы. Окрас-

ку раствора в пробирке на белом фоне сравните с контрольной

шкалой образцов окраски. Можно это проделать с помощью фото-

электроколориметра при длине волны 540 в кюветах на 10 мм.

Лабораторная работа № 33 (2 часа)

Определение содержания в воде общего железа

Оборудование и реактивы

Бумага индикаторная универсальная, контрольная шкала

образцов окраски, мерная склянка с меткой «10 мл» с пробкой,