S Giftstoffe - Experimente Biologie

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Giftstoffe in Gewässern                                      zurück
Schneider, V.
 
 Giftstoffe Gewässer Arbeitsunterlage 1------------------------------------------
Schnelltests

Geruch des Wassers
Die Geruchsprüfung, so einfach sie scheint, gibt aber doch sehr gezielte Hinweise auf die weiteren zu unternehmenden Prüfungen. Eine erste Orientierung findet sofort bei der Probenentnahme statt,
eine genauere Prüfung kann später im Unterricht  bei etwa 40 - 60 Grad heißem Probenwasser (im Wasserbad erwärmt!) durchgeführt werden.
Der Versuch ist sehr empfindlich und schult die Riechfähigkeit. Einige Gefahrstoffe sind am leichtesten durch den Geruch feststellbar, wie Chlor (Schwimmbäder), Ozon oder Ammoniak.
Farbe
Auch die Farbe gibt eine erste Auskunft über die Bestandteile des Wassers. Für den Unterricht kann man Proben selbst herstellen. Der Versuch schult die Beobachtungsgabe und macht auf Gefahrenmomente aufmerksam
 
Sinkstoffe
Die im Wasser ungelösten Stoffe bezeichnet man als Sinkstoffe, gleichgültig, ob dies nun organische oder anorganische Stoffe sind. Es gibt genormte Absatztrichter (Abb). Gut brauchbar sind aber vor Ort auch 20ml Pipetten, in denen sich die Trübstoffe rasch absetzen (Abdichtung mit Plastikmasse). Für ausführlichere Versuche eignen sich auch einfache möglichst spitz zulaufende Trichter aus Plastik 
(Haushaltswaren), in denen man das Wasser mehrere Tage absitzen lässt. Die zu findenden Unterschiede sind erheblich. Vor allem nach Regen finden sich viele Bodenteilchen im Bachwasser. Die Menge der Sinkstoffe zum Beispiel im Bachwasser geben einen guten Hinweis auf die Ausschlämmung von Böden durch Wasser (Erosion) und auf Giftpartikel, die sich im Schlamm anheften.

Für die Experimente mit Wasser im Unterricht braucht man gut verschließbare Plastikflaschen (250ml), einen Trichter und ein Auffanggefäß an einem Stock zur Probenentnahme.
 
 
 
 
 Giftstoffe Gewässer Arbeitsunterlage 2--------------------------------------------
Test auf Gifte

Gifte in Wasserproben oder Bodenproben lassen sich als Wachstumshem­mung bei schnell wachsenden Lebewesen oder auch als Hemmung bestimmter, leicht beobachtbarer Stoffwechseläußerungen feststellen. z.B. lassen sich über die Sterberate von Insektenlarven noch feinste Spuren bestimmter Gifte im biologischen Test nachweisen, die chemisch überhaupt nicht zu erfassen wären. Für die Schule scheint der KRESSETEST besonders geeignet. Er bringt sehr gute Messergebnisse bei Schwermetallen, Säure- oder Basenbelastung und bei Detergentien (Spülmittel), wie auch Benzin und Erdöl. Die schulischen  Vorteile dieses biologischen Tests mit Kresse sind:
  • Es fehlt eine moralische Schranke gegenüber Pflanzen als Lebewesen
  • Der Versuch ist einfach aufzubauen.
  • Der Versuch hält wissenschaftlichen Methoden stand.  
  • Der Versuch bietet in einem überschaubaren Zeitraum eindeutige Ergebnisse.
Trotzdem sei der Hinweis erlaubt, dass der häufigste Fehler beim Versuch das Eintrockenlassen der Versuchspflanzen ist. Man kann in diesem Zusammenhang durchaus auch die experimentelle Verantwortlichkeit und das Durchhaltevermögen üben. Hier wird der Versuch auf die Giftigkeit von Spülmitteln beschränkt, weil die Schülerinnen und Schüler täglich damit umzugehen gelernt haben.
Bemerkungen: Der Test gelingt auch mit Schwermetallsalzen wie Eisenchlorid. Der Test mit Chromsalzen ist wegen deren Giftigkeit nicht geeignet! Auch wirken Säuren oder Basen, doch lassen sich nur schwer die halbletalen Dosen ermitteln, da die Pflanzen zu empfindlich auf pH-Wert Änderungen reagieren.
 
Messwert-Verfahren: 
Die „halbwirksame Dosis“ ist die Menge des Giftes, bei der 50% der Lebewesen Veränderungen gegenüber einer ausreichenden Zahl von Kontrollpflanzen zeigen.  Von „halbletater“ Dosis spricht man, wenn 50% der Lebewesen sterben.
 
Wie der Verlauf der theoretischen Kurve zeigt, ist die wirklich tötliche Dosis (100%) nicht quantitativ zu ermitteln, wohl aber sehr genau die halbletale Dosis oder die halbwirksame Dosis (50%). 
Vgl auch:  Studie „Pflanzenschutzmittel-Rückstände in Lebensmitteln.
htttp://www.bfr.bund.de/cm/238/pflanzenschutzmittel_rueckstaende_in_lebensmitteln.pdf
 
 
 Giftstoffe Gewässer Arbeitsunterlage 3----------------------------------------
 Wirkung von Giften in Abwässern   
 
Aufgabe 1: Spülmittel
Material:
·         Sehr saubere Petrischalen (nicht Pril gespült!) mit Filtrierpapier ausgelegt,
·         handelsübliche Kressesamen, die man ca. 10 min vor Versuchsbeginn in sauberem Wasser quellen lässt.
·         Spülmittel und Verdünnungen
Prinzipielle Durchführung:
Mit Hilfe einer Verdünnungsreihe nach dem angegebenen Schema erfasst man die Größenordnung der Giftwirkung:
gewählte Messgrößen festlegen: z.B.% gekeimte Pflanzen, Wurzellängen nach 5 Tagen, Ausbildung der Kotyledonen nach 5 Tagen, ..... uam.
Vorversuche: dieser Art stellt man fest, bei welchen Konzentrationen die beste Giftwirkung zu beobachten ist. Dann wählt man diesen Bereich aus und nimmt kleinere Verdünnungsschritte vor. Auf diese Weise lässt sich sehr genau die "tödliche Dosis" bestimmen.
Durchführung:
Man fertigt sich dann vorteilhaft eine Tabelle an, aus der der Versuchsaufbau und das Protokoll hervorgehen.
Hier ein Beispiel
Versuchsansatz:
Man gibt  5 ml Wasser und extra angesetzte Testlösung (mit der zu testenden Substanz) zusammen in eine Petrischale mit eingelegtem Küchenkrepp. Dann verteilt man mit der Pinzette etwa 20 Kressesamen in möglichst großem Abstand auf dem durchnässten Papier und deckt ab.
Meist kann man schon nach 2 Tagen die Auswertung vornehmen.
Die Messgrößen dabei sind: gekeimt ja oder nein / Länge des Würzelchens / Länge des Hypokotyls / Verlauf  der Ergrünung
 
Aufgabe: Stellen Sie eine Grafik für die halbletale Dosis her!  Bestimmen Sie die halbletale Dosis des verwendeten Spülmittels! 
 

Aufgabe 2: Entwerfen Sie ein Versuchsdesign im biologischen Test zur Analyse der Giftwirkungen: z.B.:
2 g Streusalz bei Kresse,
0,2 ml Benzin bei Kresse,
0,1 ml Altöl bei Kresse,
Blumendünger bei Kresse (nach Vorschrift)
Salatöl bei Kresse
Keimhemmstoffe für Kartoffeln Wirkung auf Kresse
Insektensprays bei Kresse
 
Interpretieren Sie die Versuchsergebnisse:
Wo liegt die Halbletale Dosis?  Wie ist der biologisch-chemische Wirkungsweise?
 
 
 Giftstoffe Gewässer Arbeitsunterlage 4-------------------------------------
Versuchsprotokoll Beispiel Kressetest
Die „Halbwirksame Dosis“ ist die Menge des Giftes, bei der 50% der Lebewesen Veränderungen in den Bereichen a) bis c) gegenüber von 30 Kontrollpflanzen zeigen.  Von „halbletater“ Dosis spricht man, wenn 50% der Lebewesen sterben.

 

Aufgabe 1: Stellen Sie in einer beschrifteten Grafik dar, wie hoch die halbwirksame Dosis von Pril gegenüber den Kontrollpflanzen 
a) beim Keimungsverhalten bei Kresse
b) beim Wurzelwachstum bei Kressepflänzchen 
c) bei der Ausbildung der Keimblätter ist.
Man untersucht wenigstens 30 Pflänzchen im Hinblick auf die genannten Bereiche und zählt aus. 


 
 
 
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