Zvyšování kvality výuky v přírodních a technických oblastech CZ.1.07/1.1.28/02.0055 Půda a kyselé deště (laboratorní práce) Označení: EU-Inovace-BFCh-Ch-05 Předmět: Biologická, fyzikální a chemická praktika Cílová skupina: 8., 9. třída Autor: Mgr. Simona Kubešová Časová dotace: 1 vyučovací hodina Forma: skupinová práce Anotace: Provedením této laboratorní práce si žáci uvědomí, jaký vliv má chování člověka na životní prostředí jak ovlivňují zplodiny vzniklé lidskou činností stav životního prostředí, konkrétně ph dešťů a následně ph půdy, což má potom také vliv na růst rostlin. Dále by si měli uvědomit, že půda má schopnost kyselé deště neutralizovat. Tato schopnost není u všech půd stejná. Dá se ovlivnit např. přidáním vápence. Cíl: Žáci si připraví 2 vlastní vzorky půdy a vzorek kyselého deště. Změří si ph deště a následně ho nechají projít přes oba vzorky půdy. Zjistí, jak se ph deště změnilo, který vzorek má lepší schopnost neutralizovat ph kyselého deště.
Postup (teorie, motivace, fáze): Půda a kyselé deště Kyselý déšť může být velmi škodlivý pro životní prostředí. Snížení ph v řekách a jezerech může zabít ryby a další živočichy. Může poškodit stromy a rostliny, kyselý déšť spálí listí a zbavuje rostlinu živin. Kyselé deště poškozují i kamenné budovy a památky. Ale proč je to na některých místech větší problém než jinde? Chcete-li si odpovědět na tuto otázku, pojďme se nejprve podívat na to, jak se déšť stává kyselým. Oxid uhličitý, CO 2, je plyn, který se přirozeně vyskytuje ve vzduchu. Když se CO 2 rozpouští v dešťových kapkách, vytváří slabou kyselinu tzv. kyselinu uhličitou, H 2 CO 3. Tím se stává déšť přirozeně mírně kyselým. Déšť, jehož ph je 5-6, je běžný a přírodě nepůsobí obecně žádné problémy. Spalováním fosilních paliv se do vzduchu dostává oxid siřičitý, SO 2. Rozpouštěním oxidu siřičitého v dešťových kapkách vzniká slabá kyselina sírová, H 2 SO 4. Tento déšť může mít ph 4, je tedy kyselý. Obrázek 1 ukazuje trend srážek z hlediska ph ve Spojených státech v současnosti. Všimněte si, že většina kyselých dešťů se objevuje nad hustě obydlenými a průmyslovými oblastmi a po směru větru směrem od nich. Obrázek 1 : Typické ph kyselých dešťů ve Spojených státech Ne každé místo, které je zasaženo kyselým deštěm, má však potíže. Některé půdy obsahují látky, které pomáhají neutralizovat kyselé deště. Tyto látky jsou obvykle složeny z vápence (uhličitanu vápenatého) nebo hydrogenuhličitanu vápenatého. Pomáhají stabilizovat ph půdy, chrání je před budoucími výkyvy ph. Zemědělci a lesníci někdy zvyšují schopnost půdy neutralizovat kyselé deště přidáním tzv. pufru, jako je vápenec, do půdy. Tento proces se nazývá vápnění. Vápnění poskytuje nejen živiny potřebné pro rostliny, ale zvyšuje také tzv. pufrovací schopnost půdy, aby škody páchané kyselými dešti byly co nejnižší. V tomto experimentu budete používat ph senzor pro měření ph kyselého deště. Následně kyselý déšť zfiltruje přes dva různé typy půdy. Cílem bude stanovit pufrační kapacitu půdy.
Úkol č. 1: Za pomoci čidla kyselosti změřte ph kyselého deště a změny ph poté, co kyselý déšť prošel půdou. Pomůcky: počítač, rozhraní Vernier Go!Link, ph senzor Vernier PH-BTA, nálevka, 2 kávové filtry (filtrační papír), dvě 250 ml kádinky, plastová lžička, promývací láhev s destilovanou vodou Chemikálie: kyselý déšť, 2 vzorky půdy Postup: 1. Připojíme ph senzor s rozhraním Vernier Go!Link. a) Na počítači spustíme program Logger Lite. b) Senzor zapojíme pomocí rozhraní Go! Link do USB portu počítače. c) V programu Logger Lite vidíme okamžitou hodnotu kyselosti roztoku. Pro lepší názornost si okno zvětšíme na celou obrazovku. Tak mohou měření sledovat všichni žáci. 2. Do kádinky nalijeme přibližně 100 ml dešťové vody. 3. Změříme ph dešťové vody. Čidlo kyselosti ponoříme do kapaliny. Ujistíme se, že skleněná baňka na špičce čidla je pokryta dešťovou vodou. Je-li hodnota stabilní, zaznamenáme hodnotu ph do tabulky. 4. Špičku senzoru ph opláchneme destilovanou vodou. 5. Připravíme si půdu. Vložíme nálevku do kádinky a do nálevky vložíme filtr. Přidáme čtyři vrchovaté lžičky půdy A do filtru. Ujistíme se, že půda pokrývá spodní část filtru. 6. Pomalu nalijeme 100 ml dešťové vody na právě testovanou půdu ve filtru. 7. Když je dostatečné množství dešťové vody přefiltrováno do kádinky (voda v kádince musí být dostatečně hluboká, aby skleněná baňka na špičce čidla byla celá ponořena), vložíme senzor ph do kádinky. 8. Je-li hodnota ph je stabilní, jednoduše zaznamenáme hodnotu do tabulky a přejdeme
na krok 10. 9. Pokud hodnota kolísá, určíme průměrnou hodnotu: - Klepneme na tlačítko Collect, tím zahájíme odběr vzorků po dobu 10 sekund. Důležité: Necháme hrot ponořený po dobu10 sekund, data jsou shromažďována. - Je-li průběh vzorkování kompletní, klikneme na tlačítko Statistics, zobrazí statistika měření nebo graf. - Zaznamenáme střední hodnotu ph do tabulky. 10. Opláchneme ph senzor, kádinku a nálevku destilovanou vodou a opakujeme kroky 3-9 se vzorkem půdy B. Tabulka ph dešťové vody před kontaktem s půdou ph dešťové vody po kontaktu s půdou změna ph dešťové vody Vzorek půdy A Vzorek půdy B Závěr: 1. Vypočítáme změnu ph pro každý vzorek a zaznamenáme ho do tabulky. 2. Dešťová voda po průchodu půdou je kyselejší, méně kyselá nebo zůstala hodnota ph stejná pro každý vzorek? 3. Který z těchto dvou vzorků půd má lepší pufrovací schopnost? Proč? 4. Pokud žijete v oblasti, kde jsou kyselé deště, který z těchto dvou vzorků půdy byste chtěli mít na vašem pozemku a proč? Rozšiřující úkoly: 1. Otestujte vzorky půdy z vašeho pozemku nebo jiného prostředí a porovnejte ho s vašimi prvními výsledky. Jsou výsledky stejné nebo odlišné? Pokuste se vysvětlit proč. 2. Do půdy mohou být přidány chemické látky, které zvyšují pufrovací schopnost půdy. Zjistěte, co se používá ve vašem okolí a zkuste otestovat tuto látku. Závěrečné zhodnocení:
Pracovní list č. Téma: Půda a kyselé deště Jméno a příjmení: Datum: Hodnocení: Školní rok: Třída: Úkol č. 1: Za pomoci čidla kyselosti změřte ph kyselého deště a změny ph poté, co kyselý déšť prošel půdou. Pomůcky: počítač, rozhraní Vernier Go!Link, ph senzor Vernier PH-BTA, nálevka, 2 kávové filtry (filtrační papír), dvě 250 ml kádinky, plastová lžička, promývací láhev s destilovanou vodou Chemikálie: kyselý déšť, 2 vzorky půdy Postup: 1. Připoj ph senzor s rozhraním Vernier Go!Link. a) Na počítači spusť program Logger Lite. b) Senzor zapoj pomocí rozhraní Go! Link do USB portu počítače. c) V programu Logger Lite vidíš okamžitou hodnotu kyselosti roztoku. Pro lepší názornost si okno můžeš zvětšit na celou obrazovku. 2. Do kádinky nalij přibližně 100 ml dešťové vody. 3. Změř ph dešťové vody. Čidlo kyselosti ponoř do kapaliny. Ujisti se, že skleněná baňka na špičce čidla je pokryta dešťovou vodou. Je-li hodnota stabilní, zaznamenej hodnotu ph do tabulky. 4. Špičku senzoru ph opláchni destilovanou vodou. 5. Připrav si půdu. Vlož nálevku do kádinky a do nálevky vlož filtr. Přidej čtyři vrchovaté
lžičky půdy A do filtru. Ujisti se, že půda pokrývá spodní část filtru. 6. Pomalu nalij 100 ml dešťové vody na právě testovanou půdu ve filtru. 7. Když je dostatečné množství dešťové vody přefiltrováno do kádinky (voda v kádince musí být dostatečně hluboká, aby skleněná baňka na špičce čidla byla celá ponořena), vlož senzor ph do kádinky. 8. Je-li hodnota ph je stabilní, jednoduše zaznamenej hodnotu do tabulky a přejdi na krok 10. 9. Pokud hodnota kolísá, urči průměrnou hodnotu: - Klepni na tlačítko Collect, tím zahájíš odběr vzorků po dobu 10 sekund. Důležité: Nech hrot ponořený po dobu 10 sekund, data jsou shromažďována. - Je-li průběh vzorkování kompletní, klikni na tlačítko Statistics, zobrazí statistika měření nebo graf. - Zaznamenej střední hodnotu ph do tabulky. 10. Opláchni ph senzor, kádinku a nálevku destilovanou vodou a opakuj kroky 3-9 se vzorkem půdy B. Tabulka ph dešťové vody před kontaktem s půdou ph dešťové vody po kontaktu s půdou změna ph dešťové vody Vzorek půdy A Vzorek půdy B Závěr: 1. Vypočítej změnu ph pro každý vzorek a zaznamenej ho do tabulky. 2. Dešťová voda po průchodu půdou je kyselejší, méně kyselá nebo zůstala hodnota ph stejná pro každý vzorek? 3. Který z těchto dvou vzorků půd má lepší pufrovací schopnost? Proč? 4. Pokud žiješ v oblasti, kde jsou kyselé deště, který z těchto dvou vzorků půdy bys chtěl mít na svém pozemku a proč? Rozšiřující úkoly: 1. Otestujte vzorky půdy z vašeho pozemku nebo jiného prostředí a porovnejte ho s vašimi prvními výsledky. Jsou výsledky stejné nebo odlišné? Pokuste se vysvětlit proč. 2. Do půdy mohou být přidány chemické látky, které zvyšují pufrovací schopnost půdy. Zjistěte, co se používá ve vašem okolí a zkuste otestovat tuto látku.
Použitá literatura: inspirováno video návodem na www.vernier.cz