Лабораторная работа №1. Определение интенсивности фотосинтеза в зеленых частях растений с целью подбора пород для восстановления потерь кислорода в крупных жилых застройках.

Одним из основных мероприятий по оздоровлению микроклимата на территории промплощадок и санитарно-защитных зон (СЗЗ) строительных предприятий является озеленение этих территорий специально подобранными породами деревьев, которые бы легко адаптировались к наличию в атмосферном воздухе пыли цемента, могли бы активно осуществлять фотосинтетические процессы, поглощая избыточный углекислый газ и дополнительно синтезируя кислород. Утилизация углекислого газа имеет очень большое значение. Известно, что вдыхание 0,25% углекислого газа сопровождается изменением функции дыхания и кровообращения. Содержание же повышенных по сравнению с привычными для человека 0,03% концентраций СО₂ вызывает ухудшение самочувствия, чувство усталости, слабости и сказывается на внимании и работоспособности специалистов. Наилучшим решением по оптимизации содержания углекислого газа является именно наличие достаточного количества фотосинтезирующих растений.

Но помимо оздоровления микроклимата на промплощадке растительность выполняет еще одну очень важную функцию – участвует в очищении атмосферного воздуха от разных видов загрязняющих веществ, и в первую очередь, от пыли.

В большинстве случаев при промышленных источниках загрязнения воздуха представляется возможность очищать газы непосредственно на месте их выделения. Однако это становится невозможным при работе уличного транспорта, или при пылении открытых площадок складирования инертных заполнителей – щебня, граншлака и т.д. В таких случаях человеку предоставляется использовать защитные посадки растительности в качестве «зеленых» фильтров. Уже с древних времен известно, что воздух лесов отличается особой чистотой. Подобный эффект может быть достигнут и при помощи искусственных насаждений, здесь надежными оказываются защитные полосы шириной 10-30 м. Эти посадки не должны быть слишком густыми, в противном случае загрязненный воздух огибает посадки сверху, образуя завихрения с подветренной стороны, при этом часть пыли оседает. Напротив, если деревья будут посажены достаточно редко, так, чтобы ветер свободно проходил через них, то его скорость будет настолько снижаться, что осядут частицы диаметром более 40 мкм. Более мелкие частицы будут наталкиваться на листья, иглы и сучья. Листья и сучья деревьев в этом случае выполняют ту же роль, что и тканевые фильтры. Они изменяют направление потоков воздуха и относительно инертные частицы пыли при этом оседают. Отсюда видно, что лишенные листьев деревья и зимой могут активно выполнять роль фильтров. Из общего пылесброса на долю потерявших зеленый покров деревьев в зимнюю пору приходится 40%, а на лето – 60%.

В лесопосадках достаточное внимание следует уделять и кустарникам. чтобы заполнить пространство между кронами деревьев и землей. Для удержания осевшей пыли земля должна быть покрыта дерном или подстриженным газоном. Неоднократные наблюдения над различными участками почв и подсчеты частиц пыли показали, что число этих частиц в воздухе над открытыми лужайками снижается более чем на 50%. Этот эффект необходимо учитывать при проектировании промплощадок предприятий и организации их санитарно-защитных зон. Общее суждение о роли зеленых насаждений в сборе пыли можно вынести при анализе следующих данных: один гектар елового леса собирает в год около 32 т пыли, соснового – 36,4 т, а букового – до 68 т.

Однако осевшая на листьях деревьев и кустарников пыль препятствует процессу фотосинтеза, который осуществляется в хлоропластах растений – микроструктурах овальной формы диаметром 4-6 мкм и толщиной 2-3 мкм, содержащих зеленый пигмент хлорофилл. Количество хлорофилла в растениях имеет очень большое значение, поскольку от этого зависит интенсивность фотосинтеза. Чем больше хлорофилла содержит растение, тем менее чувствительно оно будет к осевшей на листве пыли, поскольку у него больше резервов для продолжения фотосинтетической деятельности.

Цель работы. Изучение роста биомассы зеленых растений в процессе фотосинтеза для решения вопроса о подборе наиболее подходящих видов растений для озеленения крупных жилых массивов.

Приборы и оборудование. Для выполнения работы необходимы аналитические весы и сушильный шкаф.

Методика выполнения работы. Взвесить на аналитических весах зеленый лист растения с точностью до четвертого знака. Затем взвесить второй зеленый лист таким образом, чтобы его масса полностью совпадала с массой первого листа. Для этого от того листа который весит больше, отрезать кусочек зеленой массы. После этого первый лист положить в темное место, а второй лист поместить на смоченную дистиллированной водой поролоновую прокладку и направить на него источник видимого излучения (например, настольную лампу), освещение проводить в течение 40мин, после чего оба листа смочить дистиллированной водой и высушить в сушильном шкафу. После этого оба листа снова взвесить с точностью до четвертого знака.

Полученные данные внести в таблицу 1.1.

Внимание! В нашем курсе эти экспериментальные данные надо взять из предложенных пяти вариантов, но не меньше, чем любые два варианта в соответствующей таблице 1.1.

Экспериментальные данные, которые могут быть получены и которыми вы должны пользоваться , приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Экспериментальном данные, полученные в процессе изученияи фотосинтеза гравиметрическим способом

№ эксперимента	Образец листа	Масса образца к началу эксперимента, г	Условия выдерживания листа	Масса образца в конце эксперимента, г
1	1	0,6541	в темноте	0,6056
	2	0,6541	на свету	0,6416
2	1	0,7528	в темноте	0,7228
	2	0,7528	на свету	0,7487
3	1	0,5656	в темноте	0,5312
	2	0,5656	на свету	0,5566
4	1	0,8617	в темноте	0,8122
	2	0,8617	на свету	0,8416
5	1	0,7534	в темноте	0,7128
	2	0,7534	на свету	0,7455

Выбранные экспериментальные данные вносятся в таблицу 1.2.

Таблица 1.2 – Экспериментальном данные, полученные при изучении фотосинтеза

№ эксперимента	Образец листа	Масса образца к началу эксперимента, г	Условия выдерживания листа	Масса образца в конце эксперимента, г
	1		в темноте
	2		на свету
	1		в темноте
	2		на свету

На базе полученных экспериментальных данных (в нашем случае избранных в таблицы методических указаний) проведите следующие расчеты и полученные результаты внесите в таблицу 1.2.

При протекании процесса фотосинтеза осуществляется реакция:

6СО₂ + 6Н₂О = С₆Н₁₂О₆ + 6О₂.

отсюда:

С₆Н₁₂О₆--->6СО₂ 

С₆Н₁₂О₆--->6Н₂О; С₆Н₁₂О₆--->6О₂.

На базе приведенных соотношений можно легко рассчитать массу потребленных углекислого газа, воды и выделившегося кислорода.

Мс₆н₁₂о₆ -‑-> 6M_СО2 

 m -‑-> m_СО2

где M_С6Н12О6 —молекулярная масса глюкозы;

M_СО2 —молекулярная масса СО₂;

 m —разница в массе двух листьев, мг;

m_СО2 —масса потребленного СО₂, мг;

  6M_СО2^. m m_СО2= ----------- М_С6Н12О6

Так же рассчитать массы потребленной воды и выделившегося кислорода, только для этого в приведенную формулу надо подставить вместо молекулярной массы углекислого газа молекулярные массы соответственно кислороду и воды.

Таблица 1.3 – Результаты расчетов интенсивности фотосинтеза

№ эксперимента	 m, мг	mСО2, мг	mО2, мг	mН2О, мг
1
2

На базе полученных результатов сделайте вывод, какой из образцов более интенсивно фотосинтезирует органическое вещество и наиболее подходить для озеленения промышленных и жилых застроек.

Внимание! Проверьте правильность расчетов! (Таблица 1.4).

Таблице 1.4 - Правильные результаты расчетов лабораторной работы №1

№ эксперимента	 m,г	mСО2,г	mО2,г	mН2О,г
1	0,036	0,053	0,038	0,022
2	0,026	0,038	0,028	0,016
3	0,024	0,035	0,026	0,014
4	0,029	0,042	0,031	0,017
5	0,033	0,048	0,035	0,020