Ćwiczenie nr 1 środa, 9, 16, 23 kwietnia 2008 r.

Temat: "Toksyczny wpływ wybranych substancji na organizmy żywe"

Sekcja 4

Skład sekcji:

1. APCZYŃSKI Piotr

2. GRABOWSKI Piotr

3. JAŁA Robert

4. MICHALSKI Andrzej

1. Cel ćwiczenia

Cel ćwiczenia obejmuje określenie fitotoksyczności Cd(CH₃COO)₂ x 2H₂O i jej wpływu na wzrost i rozwój gorczycy.

2. Obliczenia

a) Przygotowanie roztworu octanu kadmu

Mieliśmy do dyspozycji dwuwodny octan kadmu o wzorze: Cd(CH₃COO)₂ * 2 H₂O

Należało przygotować 100 ml roztworu o stężeniu 10 g Cd/l., więc

10g - 1000ml / 10

1g - 100ml

Masa molowa wynosi: 112 + 12*2 + 6 + 24 + 16*4 + 4 + 32 = 266 g/mol

Masa molowa kadmu wynosi: 112 g/mol

Ilość potrzebnego kadmu obliczamy za pomocą proporcji:

112 g Cd - 266 g octanu kadmu

1g Cd - x g octanu kadmu

x = 2,375

b) Obliczenie potrzebnej ilości zanieczyszczeń w glebie

Należało obliczyć jaką objętość roztworu dwuwodnego octanu kadmu o stężeniu 10 g Cd/l należy dodać do 200 g gleby, aby stężenie tego metalu w podłożu wynosiło odpowiednio:

- 0,3 g Cd / kg gleby

- 0,6 g Cd / kg gleby

- 0,9 g Cd / kg gleby

W tym celu również stosujemy proporcje:

• Dla stężenia 0,3 g Cd / kg gleby:

0,3 g Cd - 1000 g gleby

x g Cd - 200 g gleby

x = 0,06 g Cd

10 g Cd - 1000ml

0,06 g Cd - x ml

x = 6 ml

• Dla stężenia 0,6 g Cd / kg gleby:

0,3 g Cd - 1000 g gleby

x g Cd - 200 g gleby

x = 0,12 g Cd

10 g Cd - 1000ml

0,12 g Cd - x ml

x = 12 ml

• Dla stężenia 0,9 g Cd / kg gleby:

0,3 g Cd - 1000 g gleby

x g Cd - 200 g gleby

x = 0,18 g Cd

10 g Cd - 1000ml

0,18 g Cd - x ml

x = 18 ml

3. Przebieg ćwiczenia

Na pierwszych ćwiczeniach laboratoryjnych zajęliśmy się wprowadzeniem nasion gorczycy do kubków z ziemią. W tym celu na wadze analitycznej odmierzyliśmy odpowiednią ilość gleby, którą umieściliśmy w 8 półlitrowych pojemnikach. Następnie obliczyliśmy ile gram dwuwodnego octanu kadmu należy odważyć, aby przygotować 100 ml roztworu o stężeniu 10 g Cd/l. W dalszym etapie obliczyliśmy objętość substancji zanieczyszczającej, którą umieścimy w ziemi, tak aby stężenie metalu ciężkiego wynosiło kolejno 0,3; 0,6; 0,9 g Cd/kg. Następnie wprowadziliśmy następujące ilości substancji zanieczyszczających:

- Po 6 ml substancji o stężeniu 10 g Cd/kg do dwóch pierwszych kubków

- Po 12ml substancji o stężeniu 10 g Cd/kg do dwóch kolejnych kubków

- Po 18ml substancji o stężeniu 10 g Cd/kg do dwóch następnych kubków

- Dwa ostatnie kubki jako próby kontrolne nie zawierały substancji toksycznych.

Po tygodniu z połowy doniczek usunęliśmy wykiełkowane ziarenka gorczycy, tak aby nie uszkodzić systemu korzeniowego i nie połamać łodyg. Korzenie opłukać delikatnie pod w wodzie z pozostałości gleby.

Za pomocą linijki mierzymy długość łodyg i korzeni. Ważymy masę roślin na wadze analitycznej.

Cały wyżej wymieniony proces powtarzamy po 14 dniach.

4. Wyniki:

Tabela 1

5. Wyniki w postaci wykresów

wykres 1

wykres 2

wykres 3

wykres 4

wykres 5

wykres 6

6. Wnioski:

• Na podstawie wyników przeprowadzanego ćwiczenia można stwierdzić, że kadm posiada właściwości toksyczne i wywiera negatywny wpływ na wzrost i rozwój nasion gorczycy;

• Gorczyca jest stosowana w technikach fitoremediacyjnych do oczyszczania gleb z metali ciężkich. W związku z tym wprowadzenie do gleby roztworu dwuwodnego octanu kadmu sprawiło, że roślina ta ze względu na swoją specyficzną właściwość, zaczęła kumulować w swoich tkankach duże ilość metalu ciężkiego;

• Ilość wykiełkowanych nasion malała wraz ze wzrostem stężenia kadmu ( Wykres 4 ). Na tej podstawie można wnioskować, iż w próbie kontrolnej powinna wyrosnąć maksymalna ilość roślin, znacznie większa niż w pojemnikach z ziemią zanieczyszczoną. Tendencja ta nie została jednak zachowana i w glebie nieskażonej liczba nasion, które wykiełkowały była najniższa. Spowodowane to było zbyt intensywnym podlaniem próby kontrolnej. Zauważono znaczny spadek biomasy gorczycy wraz ze wzrostem stężenia metalu ciężkiego w glebie, co potwierdza tezę o destruktywnym wpływie kadmu na nasiona tej rośliny;

• Wprost proporcjonalnie do stężenia toksycznego roztworu, widoczny był spadek długości łodygi i korzenia z wykiełkowanych nasion, co również spowodowane jest toksycznym wpływem kadmu ( Wykres 2 i 3 );

Interpretacja wykresu nr 5 i 6:

• Po pierwszym tygodniu zanotowaliśmy wyraźny wzrost długości rośliny, natomiast przez kolejne 7 dni rozwój gorczycy był znacznie niższy w stosunku do okresu początkowego. Powodem tego był dłuższy okres wchłaniania metalu i jego zwiększona akumulacja w tkankach roślinnych;

• Wraz z upływem czasu zauważyliśmy również przyrost biomasy rośliny. W początkowym etapie 7 dni wzrost ten był wyższy niż w późniejszym okresie. Zahamowanie to, również mogło być spowodowane toksycznym wpływem metalu ciężkiego.

• Jeżeli stężenie kadmu w glebie wzrastało to ilość biomasy i długość rośliny malała. Jednak zauważalne są różnice w tym spadku dla poszczególnych okresów: pierwszych siedmiu dni i następnego tygodnia. W początkowym etapie zauważalny spadek był niewielki, a w późniejszym okresie był znacznie większy, jednak dotyczy to tylko spadku długość korzenia i łodygi gorczycy. Całe spostrzeżenie nie dotyczy gleby o stężeniu metalu wynoszącego 0,9 g/kg, gdyż w pierwszych siedmiu dniach ilość biomasy i długość znacznie odbiegała od zauważalnego spadku przy pozostałych próbach.

---