Кремлев Е.П. Лабораторный практикум по курсу Экология

Подождите немного. Документ загружается.

помещают в пробирку и заливают нейтральной водопроводной

водой в соотношении 1:1, 1:2. Пробирки встряхивают и помеща-

ют для экстракции на 24 часа при температуре 4–100

С.

Нельзя пользоваться физиологическим раствором, так как

он вызывает гибель парамеций через 4–5 минут !!!

Для исследований можно пользоваться пленками грибов, по-

лученных на агаровых средах в чашках Петри при первичных

посевах почвы, кормов и др. При этом необходимо отделять чис-

тые колонии одного вида гриба так, чтобы не попадали элементы

друг ого вида гриба, агар и посевной материал.

Методика постановки опыта

На предметное или часовое стекло нано сят микропипеткой

одну каплю культуры парамеций и 2 капли исследуемого экстрак-

та. Капли должны быть одинаковыми по объему. Контролем слу-

жит вода, на которой готовят экстракт. Для предупреждения под-

сыхания капель стекло помещают в чашку Петри со смоченной в

воде ватой или фильтровальной бумагой. Наблюдения ведут в те-

чение 24 ч, просматривая под микроскопом при малом увеличе-

нии (7 • 20) первые 10 мин и далее через каждые 30 мин.

Необходимо следить, чтобы воздух в комнате, где проводят

исследование, был чистый, так как химические реактивы, сорби-

руясь с водой, вызывают гибель парамеций.

Учет и оценка результатов

Резко токсичные грибы вызывают гибель парамеций в пер-

вые 3 мин. При наблюдении в первые секунды отмечают усилен-

ные движения с по следующим замедлением, паралич сократи-

тельных вакуолей и сильное расширение их, а затем лизис

парамеций. Оболочка лопает ся. Иногда резких изменений не

наступает, так как парамеции погибают в первые секунды и бы-

стро разрушают ся.

Токсичные грибы — парамеции гибнут через 8–10 мин.

Слаботоксичные грибы — гибель парамеций наступает че-

рез 1–3 часа.

Парамеции уменьшаются в размерах, протоплазма становит-

ся зернистой, движения парамеций прекращаются и они посте-

пенно лизируются.

Очень слаботоксичные грибы: вызывают гибель парамеций

через 16 –24 часа.

Нетоксичные грибы: гибели и каких-либо морфологических

изменений у парамеций не вызывают даже при наблюдении за

ними в течение 24–48 часов.

Лабораторная работа № 45 (8 часов)

Определение токсичности грибов на растениях

(по М.И.Саликову и Е.И.Карповой-Бенуа)

Культуры грибов выращивают на жидких питательных сре-

дах (МПБ, Средах Чапека или Сабуро). После культивирования

пленку гриба снимают, тщательно растирают в ступке 30 мин и

смешивают опять с культуральной жидкостью. Сме сь тщательно

взбалтывают и фильтруют через бумажный, а затем через плас-

тинчатый фильтры. В полученную прозрачную светло-желтого

цвета жидкость погружают черенками листья различных расте-

ний. В ка честве наилучшей модели рекомендуются листья одуван-

чика и манжетки.

В качестве контроля используют воду и стерильную культу-

ральную жидкость.

Учет результ атов опыта

В зависимости от токсичности исследуемого гриба в различ-

ные сроки наступает увядание, края листьев желтеют, а черенки

загнивают. Токсины грибов вызывают у растений необратимые

явления плазмолиза. Резко токсичные грибы вызывают увядание

растений через 2–4 суток. Причем чем моложе листья, тем скорее

они увядают.

Метод служит для ориентировочных и предварительных ис-

следований.

Лабораторная работа № 46 (4 часа)

Определение токсичности грибов на лягушках

Этим метод ом определяют токсичность чистых культур (пле-

нок гриба и культуральной жидкости).

Техника приготовления экстракт а

Пленки гриба в пробирках заливают эфиром в соотношении

1:3 и экстрагируют 24-48 часов. После этого эфир выпаривают на

водяной бане и подсушивают до плотного состояния, пока он не

примет вид воскообразного веще ства. Затем его растворяют в

96 %-ном р-ре спирта так, чтобы в 1 мл спирта содержалось 45–

60 мг плотного остатка. Этот раствор смешивают с раствором Рин-

гер-Локка до получения однородной беловатого цвета жидкости.

Минимальные концентрации, действующие на сердце лягушки —

30–35 мг/ %. Этот раствор считается рабочим раствором.

Сердце лягушки изолируют по методу Березина. Запись из-

менений работы сердца проводят на кимографе. Можно помещать

с ердце на часовое стекло. Контролем служат вытяжки из атоксич-

ных шт аммов гриба и жидкость Рингер-Локка с таким же процен-

том спирта.

При наличии токсических веществ после введения рабочего

раствора через 7–10 мин отмечают изменения в работе сердца.

Экст ракты из токсичных шт аммов грибов Stachybotrys

alternans вызывают сокращения сердечного желудочка с последу-

ющей остановкой сердца в систоле.

Экс т ракты из токсичных шт аммов грибов Fusarium могут

вызывать первоначально учащение или замедление ритма с пос-

ледующей остановкой сердца в диастоле.

Экстракт в разведении 1:1000 и 1:100000, содержащий денд-

родохин, вызывает тахикардию и аритмию.

Лабораторная работа № 47 (4 часа)

Качественная оценка загрязнения воздуха

с помощью лишайников (лихеноиндикация)

Оборудов ание

Лупа, рамка для определения степени покрытия лишайника-

ми стволов деревьев.

Ход работы

Работа выполняется в группах.

1. Выберите район, в к отором б удут проводиться наблюдения.

2. Составьте карту района.

3. Отметьте на карте близлежащие ТЭЦ, заводы, другие пред-

приятия, дороги с интенсивным транспортным движением.

4. Разбейте выбранную территорию на квадраты, размер кото-

рых зависит от площади изучаемой территории (например, 10х10 м).

5. В каждом квадрате выберите 10 отдельно стоящих старых,

но здоровых, растущих вертикально деревьев.

6. На каждом дереве подсчитайте количество видов лишай-

ников. Не обязательно знать, как точно называются виды, надо

лишь различить их по цвету и форме слоевища. Для более точного

подсчета можно использовать лупу.

7. Все обнаруженные виды разделите на 3 группы: кустис-

тые, листоватые, накипные.

8. Проведите оценку степени покрытия древесного ствола. Для

этог о на высоте 30-150 cм на наиболее заросшую лишайниками

часть коры наложите рамку. Подсчитайте, какой процент общей

площади рамки занимают лишайники.

Кроме деревьев, можно исследовать обрастание лишайника-

ми камней,стен домов и т.п.

Полученные ре зультаты занесите в таблицу.

Деревья

Признаки

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Общее количество видов

лишайников, в том числе:

ку стистых

листоватых

накипных

Степень покрытия древесного

ствола лишайниками, %

Обобщение результатов и выводы

Определите степень загрязнения воздуха по таблице.

Наличие (+)

или отсутствие (-) лишайников

Зона Степень загрязнения

Ку с тистые Листовы е Накипные

1 2 3 4 5

1 Загрязнения нет + + +

Сделайте вывод о степени загрязнения воздуха на изучаемой

территории.

Лабораторная работа № 48 (4 часа)

Биоиндикация уровня загрязнения воздуха

по состоянию хвои сосны

Ход работы

Работа проводится в группах в течение 2–4 дней. Обследова-

ние можно проводить круглосуточно.

1. Выберите район, в котором будет проводиться обследова-

ние растений сосны (Pinus sylvestris).

2. Сост авьте карту района.

3. Отметьте на карте близлежащие предприятия, дороги с ин-

тенсивным транспортным движением (антропогенная нагрузка).

4. На ка рте наметьте точки обследования. При высокой ан-

тропогенной нагруз ке они должны быть расположены на рас-

стоянии 1, 5–3 км, в малозагрязненных районах — на расстоя-

нии до 10 км.

5. В районе намеченной точки найдите участок леса, где рас-

тут молодые сосен-ки высотой 1–1,5 м.

6. Оцените степень вытоптанности участка: 1 — вытаптыва-

ния нет; 2 — вытоптаны тропы; 3 — ни травы, ни кустарников

нет; 4 — осталось немного травы вокруг деревьев.

При высокой вытоптанности территории (3–4) экспресс-оцен-

ка воздушного загрязнения невозможна.

7. Выберите 5 молодых сосен, растущих на открытом ме с-

те (поляне, опушке, про секе), с 8–15 мутовками боковых побе-

гов на главном стволе, отстоящих друг от друга на расстоянии

10–20 м.

8. У каждого деревца осмотрите хвоинки участка централь-

ного поб ега предыдущег о года (в торого сверх у). Если деревья очень

большие, то обследование проведите на боковом побеге в четвер-

той сверху мутовке.

1 2 3 4 5

2 Слабое загрязнение – + +

3 Среднее загрязнение – – +

Сильное загрязнение

(«лишайниковая пус тыня»)

– – –

9. Определите класс повреждений и усыханий хвои. Имейте

в виду, что шипик на конце хвоинки всег да более светлый, поэто-

му его окраска не включается в оценку.

Класс повреждения

хвои (некрозы) 1 23

Класс усыхания хвои 111234

Классы повреждения хвои: 1 — хвоинки без пятен; 2 — хво-

инки с небольшим числом мелких пятен; 3 — хвоинки с большим

числом черных и желтых пятен, некоторые из них крупные, во

всю ширину хвоинки.

Классы усыхания хв ои: 1 — нет сухих участков; 2 — усох кон-

чик 2–5 мм; 3 — усохла треть хвоинки; 4 — вся хвоинка жесткая

или более половины ее длины сухая.

10. Определите продолжительность жизни хвои. Для этого

обследуйте верхушечную часть ствола за последние годы: каждая

мутовка, считая сверху — это год жизни. Определите, сколько лет

сохраняется хвоя (ее максимальный возраст), причем, если на са-

мом нижнем из освоенных участков часть хвоинок опала, то оце-

нивают примерную доля сохранившихся. Таким образом, полный

возраст хвои определяется числом участков ствола с полностью

сохраненной хвоей плюс доля сохраненной хвои на следующем за

ним участке. Например, если верхушечная часть и два участка

между мутовками полностью сохранили хвою, а на следующем

участке сохранилась половина хвои, то показатель продолжитель-

ности жизни хвои составляет: 3 + 0,5 = 3,5.

Схема определения продолжительности жизни хвои сосны

0,5 11,5 2 2,5 3 3,5 4

Обработка результатов и выводы

Основываясь на данных таблицы, сделайте вывод о степени

загрязненности воздуха.

По результатам проведенных экспериментов сделайте вы-

вод о состоянии воздушной среды в изученном районе, воды в

водоеме.

Обоснуйте возможные причины полученных результатов.

Доведите данные своих исследований до сведения экологи-

ческого отдела администрации изученного района.

Сделайте практические предложения по улучшению эколо-

гической ситуации в районе.

Экспресс-оценка загрязнения воздуха

Условные обозначения степени загрязнения воздуха: I — идеально чистый;

II — чистый; III — относительно чистый («норма»); IV — загрязненный («тре-

вога»); V — грязный («опасно»); VI — очень грязный («вредно»); прочерком

обозначены невозможные сочетания.

Класс по вреждения хвои

на побегах второго года жизни

Максимальный

во зраст хвои

1 2 3

4 I I–II III

3 I II III–IV

2 II III IV

2 – IV IV–V

1 – IV IV–VI

1 – – VI

VI. Промышленная экология

Лабораторная работа № 49 (4 часа)

Гравиметрическое определение пыли

в воздухе рабочей зоны

Свойства промышленной пыли

Мельчайшие твердые частицы, находящиеся в газообразной

среде во взвешенном состоянии, образуют вместе с этой средой

сложную дисперсную систему, называемую пылью. Эта система

является аэрозолем: твердые частицы в ней сост авляют дисперс-

ную фазу, а воздух — дисперсионную среду.

В зависимости от размеров частиц пыль подразделяют на:

1 — очень крупнодисперсную пыль (размеры частиц более

140 мкм);

2 — крупнодисперсную пыль (размеры частиц — 40–

140 мкм);

3 — средне дисперсную пыль (размеры частиц — 10–40 мкм);

4 — мелкодисперсную пыль (размеры частицы — 1–10 мкм);

5 — очень мелкодисперсную пыль (размеры частиц — менее

1 мкм).

Пыль, образованную в ре зультате производственных про-

це ссов, называют промышленной. Источниками образования

производственной пыли являются многие производственные

проце ссы: бурение, дробление, погрузка, разгрузка и транспор-

тировка горных пород, процессы агломерации, обжиг руд и др.

Форма частиц пыли весьма разнообразна: суще ствует пыль с

частицами в виде пластинок, игл, листочков, чешуек или волокон .

В зависимости от формы при одной и той же массе оседают с раз-

ной скоростью: чем ближе их форма к сферической, тем быстрее

они оседают.

Пыль в основном сохраняет свойства тех веществ, из кото-

рых она образуется. Наряду с этим пыль имеет особые свойства,

отличные от свойств исходного материала. К ним относятся: дис-

персность пыли, ее аэродинамические свойства, удельная поверх -

ность, адсорбционная способность, электрические свойства, в не-

которых случаях — горючесть и взрываемость пыли.

Значительная часть пыли, витающей в воздухе рабочих по-

мещений, оседает на стены и на оборудование цехов, а затем, при

движении машин, людей, вновь поднимается в воздух. Скорость

о седания частиц зависит от удельного веса, формы и размера час-

тиц, а также от удельного веса и вязкости среды, в которой они

находятся.

Развитая поверхность пыли придает ей особые свойства —

пыль приобретает высокую адсорбционную способность, стано-

вится электрозаряженной, а в некоторых случаях способна взры-

ваться.

Реактивы, аппаратура, материалы

Осушитель для снаряжения эксикатора (плавленный хлорис-

тый кальций, серная кислота концентрированная, ангидрид и др.).

Аналитические весы типа АДВ 200, обеспечивающие взве-

шивание с точностью ± 0,1 мг.

Электроаспиратор или любой другой переносной побудитель

расхода производительностью до 150–200 л/мин в комплекте с дву-

мя ротаметрами на расход воздуха до 75–150 л/мин и погрешнос-

тью в пределах ±5 % от измеряемой величины.

Аналитические аэрозольные фильтры АФА-ВП-10, АФА-ВП-

20 или АФА-ХП-20.

Фильтр АФА представляет собой кружочек (диск) с опрессо-

ванными краями (собственно фильт рующий элемент), помещен-

ный в бумажный чехол (защитные кольца). Каждый фильтр вмес-

те с защитными кольцами упакован в пакетик из кальки, и по 10

штук собранных таким образом фильтров вложены в отдельные

ячейки — кассеты из плотной бумаги. Кассеты обтянуты резино-

вым кольцом, в количестве 10 шт. вместе с инструкцией по приме-

нению фильтров упакованы в картонную коробку. На кассетах и

коробках имеется маркировка, указывающая вид фильтров, дату

их изготовления и удельные аэродинамиче ские сопротивления

фильт ра.

В маркировке фильт ров первая буква после букв АФА указы-

вает на вид анализа («В» — весовой, «Х» — химический и др.).

Следующая буква характеризует материал фильтра («П» — перх-

лорвинил, «А» — ацетилцеллюлоза). Цифры, написанные через

черточку в конце маркировки, указывают на площадь рабочей по-

верхности фильтра в кв. см.

Рабочая характеристика фильтров АФА,

применяемых при гравиметрическом анализе

Марка фильтра

Характеристика

АФА-ВП-10 АФА-ВП-20 АФА-ХА -20

Масса, мг 55 110 135

Допустимая скорость

аспирации, л/мин

50 100 100

Пылеемкость (максимальная

навеска пыли), мг

50 100 100

Термостойкость

(допустимая температура),°С

60 60 150

Аллонжи (аэрозольные патроны, фильт родержатели) типа

ИРА-10 и ИРА-20 изготавливаются из алюминия или ударопроч-

ного полистирола. Цифры и маркировка аллонжей указывают на

размеры используемого фильтра. Например, аллонж ИРА-10 при-

меняется в комплекте с фильтрами АФА-10.

Эксикатор.

Пинцет аналитиче ский.

Часы (для фиксирования продолжительности отбора проб с

точностью отсчета ± 0,5 г).

Отношение фильтров к разным средам

Разновидности фильтров

Среда

АФА-ВП АФА-ВП АФА-ХА

1 2 3 4

Влага гидрофобны гидрофобны гидрофобны

Отбор пробы воздух а

Взвешивание фильт ров АФА-ВП производится в ве совой

комнате на ана литиче ских ве сах с точностью ± 0,1 мг. Массу

фильтрующег о элемента определяют в следующей последователь-

но сти. Фильтр с защитными кольцами и пакетиком из кальки

извлекают из бумажной кассеты (при этом с посл едней снимают

стягивающее резиновое кольцо), разворачивают пакетик, раскры-

вают половинки защитных колец и с помощью пинцета устанав-

ливают фильт рующий элемент на середину чашки ве сов. При

этом фильтр не должен выступ ать за края чашки весов. Несоб -

людение этого правила ввиду наличия на фильтре ст атического

элект рического заряда может привести к грубым погрешностям

при определении массы.

Филь тры АФА-ВП-20 перед взвешив анием реко мендуется сло-

жить пинцетом вчетверо, а фильтры с площадью рабочей поверх-

ности более 20 кв. см следует взвешив ать, польз уясь «тарой» в виде

коробо чки, изгот овленной из тонкой металлической фольги.

Взвешенные фильтры с помощью пинцета осторожно рас-

прямляют, вкладывают в защитные кольца и помещают в пакетик

из кальки. Номер каждого фильтра записывают на выступающей

части защитных колец, а полученную массу с точностью до чет-

вертог о знака фиксируют в рабочем журна ле.

Фильтры к месту отбора доставляют в бумажных кассетах,

обтянутых резиновыми кольцами.

На производстве вблизи намеченного места отбора пробы

устанавливают электроаспиратор и его всасывающие патрубки с

помощью резиновых трубок соединяют с аллонжами, закреплен-

ными в точке отбора проб на штативе на уровне дыхания.

Затем предварительно взвешенный фильтр извлекают из бу-

мажной кассеты, освобождают от пакетика из кальки и вместе с

защитными кольцами устанавливают в гнездо пылевого аллонжа,

припустив выступающую часть защитных колец в соответствую-

щую прорезь. После этого фильтр посредством накидной гайки

1 2 3 4

Минеральные

кислоты и щелочи

устойчивы устойчивы неу с тойчивы

Органические

растворители

растворимы

в ацетоне,

дихлорэтане

растворимы

в ледяной

у ксусной к-те,

нерас творимы

в бензоле