Изучение влияния синтетических моющих средств на жизнедеятельность водных и наземных растений

Актуальность работы

Синтетические моющие средства находят всё больше областей применения, вследствие чего увеличилось их попадание в окружающую среду. Вместе со сточными водами средства для мытья посуды, растворы мыла и шампуня попадают в почву и водоёмы. Однако последствия этого явления до конца неясны. А в СМИ бытует информация, что из-за загрязнения водоёмов моющими средствами усиленно разрастаются водоросли и водные растения. Но так ли это?

Гипотеза исследования:

Моющие средства благотворно влияют на жизнедеятельность растительных организмов и ускоряют процесс прорастания семян

Цель

Установить характер воздействия моющих средств на жизнедеятельность водных и наземных растений, определить безопасные концентрации моющих средств для растительных культур.

Описание работы

В ходе работы был изучен механизм действия синтетических моющих средств (СМС), проведены серии опытов над высшими и низшими водными растениями (водоросль Эгагропила, водное растение Элодея зубчатая), а также над наземными растениями (семена и проростки Горчицы салатной). Изучалось воздействие растворов разных концентраций «Fairy» и шампуня «Чистая линия» на жизнедеятельность этих растений, характер изменений, происходящих в клетках растений и скорость этих изменений.

При работе были использованы методы теоретического и экспериментального исследования, микроскопии и статистические методы. Каждый эксперимент проводился с пятикратной повторяемостью по 10 образцов и параллельно сравнивался с контрольным вариантом.

Эксперименты с водными растениями проводились с повременным контролем: через каждые 20 минут из опытных и контрольных сред изымалось по 5 образцов культур, которые мы исследовали под микроскопом, фотографировали, а затем подробно описывали все изменения.

В ходе работы авторы столкнулись с существенным влиянием неблагоприятных внешних условий на проращивание семян, которые искажали результаты опытов, поэтому разработали и сконструировали тепличку на основе террариума, в которой и проводили эксперименты.

Результаты

1. Моющие средства губительны для водных растений (как высших, так и низших) в любых концентрациях. Их попадание в среду обитания гидатофитов приводит к разрушению мембран хлоропластов и хроматофоров, прекращению фотосинтеза и гибели клеток. Мы предполагаем, что это происходит из-за содержания в СМС жирорастворяющих веществ, в то время как мембраны клеток и клеточных органелл состоят из билипидного слоя. Удалось установить скорость процесса растворения мембран для разных концентраций СМС.
2. Скорость прорастания семян в растворе моющего средства больше, чем в контрольном образце. Срабатывает эффект химической скарификации: СМС содержат ПАВ, ускоряющие проникновение воды через микропиле, а жирорастворяющие вещества ускоряют процесс растворения запасных веществ семян, активизируя «пробуждение» семян.
3. Длительное содержание проростков в среде, содержащей СМС, приводит к интересному эффекту: ускорение развития почечки сопровождается замедлением развития корня и корневых волосков. Мы предполагаем, это объясняется тем, что ПАВ ускоряют проникновение воды в корень, а моющие средства содержат вещества, тормозящие развитие корневых волосков.
4. Дальнейший полив пророщенных в малых концентрациях моющего средства и посаженных в почву семян чистой водой сохраняет их жизнеспособность. Эти проростки опережают в своём развитии контрольный образец. Данный эффект был подтверждён ещё на 10 видах культурных растений, размеры семян которых были различны.
5. На основании проведённых исследований удалось создать универсальный ускоритель прорастания семян (раствор моющего средства с объёмной долей СМС равной 0,5−1 %).

Оснащение и оборудование, использованное в работе

Микроскопы световые «Микромед», чашки Петри, предметные и покровные стекла, тепличка для проращивания семян на основе террариума, рН-метр Vernier, регистратор LabQuest, градуированные пипетки, мерные цилиндры и другая мерная посуда 2-го класса точности, фотокамеры смартфонов Samsung.

Награды/достижения

Московский городской конкурс проектов – призёр.

Конференция «От атома до галактики» – победитель.

Перспективы развития результатов работы

Перспективы исследования:

1. Выявить химический состав использованных моющих средств и определить, какие же компоненты так влияют на развитие корней;
2. Разработать систему безопасных моющих средств, которые будут нейтрально воздействовать на растительные организмы;
3. Определить биохимический механизм воздействия моющих средств на клеточные мембраны.

Особое мнение

«Наши ожидания во многом не были оправданы – результаты экспериментов были неожиданными. Это только подкрепляло наш интерес.

Во время исследования мы столкнулись с очень сложными, но невероятно интересными вещами, разобраться с которыми нам ещё предстоит.

Мы благодарны Курчатовской конференции за возможность рассказать людям о наших результатах, познакомиться с другими интересными работами.

Мы услышали полезные рекомендации и советы от экспертов, которые помогли нам определить дальнейшие направления нашего исследования»