№ 2 (20) / 2025
Александр Братерский,
ученик 6 класса ГБОУ г. Москвы «Школа № 1569 «Созвездие»
И.Г. Струнгис,
руководитель проекта, педагог организатор ГБОУ г. Москвы «Школа № 1569 «Созвездие», отличник народного просвещения
Летом я побывал в Карелии и узнал, что это не только красивый край непроходимых лесов, удивительных озер и рек, но и одна из территорий России, самых богатых ценными минералами и горными породами, большая часть которых встречается только в этих местах. Например, шунгит (рис. 1), который привлек наше внимание своим загадочным происхождением!
Рис. 1. Шунгит, найденный на Онежском озере
Шунгит – одна из древнейших пород нашей планеты, возраст которой более 2 млрд лет. Внешне он похож на каменный уголь, но залегает в очень древних пластах земной коры, в протерозойских, а, возможно, и в архейских, когда на Земле еще не появились простейшие растительные формы. Шунгиту приписывают невероятные целебные свойства: по словам наших экскурсоводов, шунгит способен впитывать вредные вещества, подавлять воздействие болезнетворных организмов, экранировать электромагнитные излучения, очищать и обеззараживать воду! Я заинтересовался вопросом, может ли шунгит оказывать такое же положительное воздействие и на растения? Прочитав подробнее о свойствах шунгита, я принял решение исследовать влияние этого необычного минерала на почву и растения.
Цель работы: исследование влияния шунгита на изменение свойств почвы и развитие растений.
Задачи:
• ознакомиться с историей происхождения и открытия шунгита, его свойствами, особенностями и применением;
• выяснить, что такое кислотность почвы, почему она возникает, а также способы раскисления почвы;
• провести экспериментальные исследования влияния шунгита на прорастание семян и развитие растений, изменение кислотности и влажности почвы, очищение почвы от нефтепродуктов;
• проанализировать полученные в ходе экспериментов данные и сделать выводы.
Гипотезы:
Гипотеза 1. Возможно, шунгитовая вода ускоряет энергию прорастания семян и способствует усилению их роста.
Гипотеза 2. Скорее всего, растения, предпочитающие pH-нейтральную почву, не прорастут в кислом грунте.
Гипотеза 3. Вероятно, шунгит понижает кислотность почвы.
Гипотеза 4. Наверное, шунгит способствует удержанию влаги в почве и уменьшению расхода воды для полива.
Гипотеза 5. Может быть, шунгит очищает почву от не фтепродуктов.
Шунгит является сложным природным композитом, содержащим углерод, а также большой спектр макро и микроэлементов – железо, магний, калий, натрий, никель, серу, кальций, медь и др.
До того, как были изучены все химические компоненты шунгита, ученым были известны лишь три формы кристаллической разновидности углерода: карбин, графит и алмаз. Изучение шунгита помогло подтвердить существование в природе его четвертой формы – фуллеренов (рис. 2). Фуллерены – полые симметричные шарообразные молекулы, представляющие собой замкнутые выпуклые многогранники, состоящие из шестиугольников и пятиугольников, напоминающих футбольный мяч.
Рис. 2. Модель фуллерена
Шунгит – единственный минерал, фуллерены которого могут растворяться в воде, благодаря чему он и обладает своими уникальными свойствами. Шунгит используют в металлургии, машиностроении, сельском хозяйстве, строительстве дорог и экологии.
На сегодняшней день самое большое месторождение шунгита находится на северо-западе Карелии, на берегу Онежского озера близ села Шуньга.
Кислотность почвы и кислотно-щелочной баланс (pH)
Одна из важнейших характеристик почвы – кислотно-щелочной баланс (pH) (рис. 3). Большинство сельскохо зяйственных растений предпочитают нейтральную и близкую к нейтральной почву, pH которой равен 6–7. Чем пока затель pH меньше этих значений, тем более кислая почва, чем выше, тем более щелочная.
Рис. 3. Кислотно-щелочной баланс почвы (фото https://ru.freepik.com/)
По данным Министерства сельского хозяйства России более 30 млн га пахотных земель характеризуются повышенной кислотностью. В одном только Дальневосточном федеральном округе их 89%.
Из-за повышенной кислотности:
• нарушаются обменные процессы в растениях;
• тормозится рост корней;
• возникает дисбаланс питательных веществ в почве;
• снижается урожайность и эффективность внесения удобрений.
Чтобы решить проблему кислой почвы, в настоящее время используется самый распространенный способ ее раскисления – известкование, в процессе которого в почву вносят известковые породы (жженую или гашеную известь, доломитовую муку).
Основное преимущество известкования почвы – доступность и низкая стоимость. Однако у известкования есть и минусы:
• обеднение почвы;
• вносить известь можно только после уборки урожая;
• после внесения извести почве нужно дать отдохнуть;
• при известковании почвы нельзя одновременно вносить в грунт азотные удобрения;
• известковые примеси могут попадать в сточные воды, что может нанести вред здоровью людей и животных, а также системе трубопроводов.
Может ли шунгит стать альтернативой известкованию почвы?
1. Шунгит не оказывает отрицательного воздей ствия на растения. В результате исследования, проводимого учеными Института биологии ФИЦ «Карельский науч ный центр РАН» В.А. Сидоровой и М.Г. Юркевичем в 2021 г., установлено, что шунгит не оказывает отрицательного воздействия на растения. Кроме того, шунгит обогащает почву: в его состав входит большое количество микроэлементов (углерод, кремний, железо, марганец, калий, сера, магний, бор, никель, медь, кальций, хром).
2. Шунгит безопасен для окружающей среды. Минерал не токсичен и не горюч, а при контакте с кожей человека и животных не вызывает никаких реакций. Кроме того, шунгит характеризуется низкой радиоактивностью. Шунгит, в отличие от известковой примеси, попадая в сточные воды, не только не наносит никакого вреда воде, а напротив, очищает ее от органических (нефтепродуктов, бензола, фенола, пестицидов и др.) и неорганических (хлор, аммиак, тяжелые металлы) веществ, а также обеззараживает ее от некоторых бактериальных клеток, фагов, патогенных сапрофитов. По данным исследований, выполненных во Всероссийском научноисследовательском институте минерального сырья им. Н.М. Федоровского, по эффективности очищения воды шунгит проигрывает активированному углю на первом этапе фильтрации в течение первых двадцати пяти часов, в дальнейшем шунгит начинает очищать воду даже с более высокой и постоянной скоростью, чем уголь.
3. Шунгит имеет большие запасы. Прогнозные ресурсы шунгитовой породы – более 4 млрд тонн. Подтвержденные запасы шунгита: Зажогинское (Зажогинская залежь ~ 5 млн. тонн + Максовская залежь ~ 30 млн. тонн), Залебяжское (~ 18 млн тонн), Мироновское (~ 14 млн тонн), Полежаевское (~ 9 млн тонн). Зажогинское месторождение, обладающее одним из крупнейших запасов шунгита в мире, расположено в 2–3 км от села Толвуя, недалеко от побережья Онежского озера. Основные залежи шунгитовых пород (до 242 км²) находятся на северном берегу и непосредственно в самом озере. К примеру, научнопроизводственный комплекс «Карбон-Шунгит», единственный в мире, кто добывает шунгит в промышленных масштабах, за 30 лет своего существования освоил не более 5% от общих запасов этого месторождения, а в 2024 г. завод планирует выпускать шунгит мелкой фракции, который можно использовать в качестве биодобавки в сельском хозяйстве.
4. Шунгит обладает относительно низкой стоимостью.
Перед началом работы убедимся, что камни, привезенные с Онежского озера, являются натуральным шунгитом (рис. 4). Для этого проведем 2 опыта:
Рис. 4. Проверяем натуральность шунгита
1. Натуральный шунгит обладает высокой электро проводностью. Мы собрали простейшую электрическую цепь, последовательно соединив проводами лампочку, шунгит и батарейку. При контакте проводов с камнем лампочка загорелась, что доказывает электропроводность шунгита.
2. Натуральный шунгит содержит углерод. Мы налили обычную водопроводную воду в стеклянную банку и положили в нее камни шунгита. По мере настаивания, на поверхности минералов и на стенках банки появилось много пузырьков. Это означает, что в составе шунгита присут ствует углерод. Черные следы на коже и на бумаге также подтверждают наличие углерода в составе шунгита, значит, он натуральный, и можно смело использовать минерал в дальнейшем исследовании.
Эксперимент 1. Влияние шунгитовой воды на всхожесть и динамику прорастания семян
Всего в исследовании было использовано 360 шт. семян гороха, фасоли и чечевицы. Половину семян замочили обычной водопроводной водой, половину – шунгитовой (рис. 5).
Рис. 5. Эксперимент 1 – всхожесть и динамика прорастания семян, замоченных в шунгитовой воде
Для данного эксперимента мы посадили в pH-нейтральную почву по 10 семян каждого вида, замоченных в шунгитовой воде, и по 10 семян каждого вида, замоченных в водопроводной воде.
Эксперимент проводился в течение 7 дней с 14 по 21 сентября. Как показано в таблице, всхожесть и энергия прорастания всех 3 видов семян, замоченных в шунгитовой воде, оказались выше, чем семян, замоченных в обычной водопроводной воде (рис. 6).
Рис. 6. В горшках под № 1 – семена, замоченные в водопроводной воде, в горшках под № 2 – семена, замоченные в шунгитовой воде
Эксперимент 2. Влияние шунгитовой воды на динамику роста растений
Для данного эксперимента мы использовали шунгитовую воду, которую настаивали на шунгите, привезенном с Онежского озера.
Эксперимент проводился в течение 21 дня с 14 сентября по 5 октября. В pH-нейтральную почву было посажено по 10 семян каждого вида, которые поливались водопроводной водой, и по 10 семян каждого вида, которые поливались шунгитовой водой. Каждые 7 дней мы измеряли высоту всходов (рис. 7).
Рис. 7. Эксперимент 2 – влияние шунгитовой воды на динамику роста растений
На 21й день наблюдения высота всех всходов, поливаемых шунгитовой водой, оказалась на 2528% больше высоты всходов, поливаемых водопроводной водой. Таким образом, можно заключить, что полив растений шунгитовой водой ускоряет их рост, как показано на рис. 8.
Рис. 8. В горшках под № 1 – семена, замоченные в водопроводной воде, полив водопроводной водой, в горшках под № 2 – семена, замоченные в шунгитовой воде, полив водопроводной водой, в горшках под № 3 – семена, замоченные в водопроводной воде, полив шунгитовой водой
Эксперимент 3. Влияние шунгитового удобрения на уровень pH почвы
Для данного эксперимента мы использовали кислую почву на основе верхового сфагнового кислого торфа. Перед тем как начать эксперимент, мы измерили кислотность почвы двумя способами: цифровым измерителем кислотности и влажности почвы КС-300 и с помощью лакмусовых тестполосок. Уровень pH в обоих случаях оказался равен 4,5.
Эксперимент проводился в течение 30 дней. В 24 горшка с кислым грунтом были посажены семена гороха, фасоли и чечевицы, которые «не любят» кислую почву. В половину горшков добавили карельский шунгит мелкого помола.
Как видно из таблицы (рис. 9), всхожесть семян в кислой почве без шунгита оказалась ниже, чем всхожесть семян в кислой почве с добавлением шунгита.
Рис. 9. Эксперимент 3 – влияние шунгитового удобрения на уровень pH почвы
К концу периода наблюдений уровень pH почвы с шунгитом увеличился с 4,5 до 5,56,4, что подтверждает гипотезу, что шунгит понижает кислотность почвы. При этом максимальные показатели уровня pH наблюдались в тех почвах, в которые было добавлено шунгитовое удобрение, и полив осуществлялся шунгитовой водой, которая также дополнительно раскисляла кислую почву. В то же время, гипотеза, что растения, предпочитающие pH-нейтральную почву, не прорастут в кислой почве, опровергнута – семена в кислой почве проросли, а семена чечевицы проросли даже на 100% (рис. 10).
Рис. 10. В горшках под № 1 – семена, посаженные в кислую почву, замоченные в водопроводной воде, полив водопроводной водой, в горшках под № 2 – семена, посаженные в кислую почву, замоченные в шунгитовой воде, полив шунгитовой водой, в горшках под № 3 – семена, посаженные в кислую почву, замоченные в водопроводной воде, полив водопроводной водой
Эксперимент 4. Влияние шунгитового удобрения на изменение уровня влажности почвы
В течение 30 дней мы каждый день измеряли влажность почвы в горшках с кислой почвой без шунгита и с кислой почвой с добавлением шунгита с помощью цифрового из мерителя кислотности и влажности почвы КС-300. Если прибор показывал низкий уровень влажности почвы (ин дикатор «Dry»), то растение поливалось, что фиксировалось в дневнике наблюдений знаком «+», если уровень влажности почвы оказывался нормальным (индикатор «Wet»), полив в этот день пропускался.
К концу наблюдения общее количество поливов растений в почве без шунгитового удобрения составило 146 раз, а количество поливов растений, посаженных в почву с шунгитом – 118 раз, т. е. на 20% реже.
Однако, как видно на графике (рис. 11), в некоторых случаях количество поливов оказалось одинаковым как для почвы с шунгитом, так и для почвы без шунгитового удобрения.
Рис. 11. Эксперимент 4 – Влияние шунгитового удобрения на изменение уровня влажности почвы
В результате проведенного эксперимента можно заключить, что шунгит удерживает влагу в почве и уменьшает расход воды для полива, но не во всех случаях, что лишь частично подтверждает четвертую гипотезу.
Эксперимент 5. Влияние шунгита на очищение почвы от нефтепродуктов
Эксперимент проводился в течение 30 дней. В два торфяных горшка мы насыпали универсальный грунт и налили сверху по 20 г машинного масла. Поверхность почвы 1-го горшка засыпали 20 г шунгитовой крошки. С периодичностью один раз в три дня почву увлажняли обычной водой.
К концу эксперимента мы размешали почву с водой в отдельных емкостях и через 2 часа сравнили поверхность воды. В емкости с почвой без шунгита на поверхности воды образовалась масляная пленка. Во второй емкости поверхность воды оказалась чистая, т. е. шунгит адсорбировал машинное масло и очистил почву. Это подтвердило гипотезу, что шунгит очищает почву от нефтепродуктов (рис. 12).
Анализ гипотез и выводы
1. Гипотеза, что шунгитовая вода ускоряет энергию прорастания семян и способствует усилению их роста, подтверждена – к концу наблюдения всхожесть и энергия прорастания семян фасоли, гороха и чечевицы, замоченных в шунгитовой воде, оказались выше, чем семян фасоли, гороха и чечевицы, замоченных в обычной водопроводной воде.
2. Гипотеза, что растения, предпочитающие pH-нейтральную почву, не прорастут в кислом грунте, опровергнута – семена в кислой почве проросли, а семена чечевицы проросли даже на 100%.
3. Гипотеза, что шунгит понижает кислотность почвы, подтверждена – к концу периода наблюдений уровень pH почвы с шунгитовым удобрением увеличился с 4,5 до 5,5–6,4.
4. Гипотеза, что шунгит способствует удержанию влаги в почве и уменьшению расхода воды для полива, частично подтверждена – полив растений, посаженных в почву с шунгитовым удобрением, осуществлялся на 20% реже, чем полив растений в почве без шунгитового удобрения, но не во всех случаях. Например, семена фасоли, гороха и чечевицы, замоченные в шунгитовой воде и поливаемые шунгитовой водой в обоих почвах (с шунгитом и без шунгита), поливались одинаковое количество раз за 30 дней.
5. Гипотеза, что шунгит очищает почву от нефтепродуктов, подтверждена – к концу эксперимента шунгит адсорбировал машинное масло и очистил почву.
В ходе исследовательской работы я:
• ознакомился с историей происхождения и открытия шунгита, его свойствами, особенностями и применением в различных отраслях;
• выяснил, что такое кислотность почвы, почему она возникает, а также основные способы раскисления почвы;
• провел экспериментальные исследования влияния шунгита на прорастание семян и развитие растений, изменение кислотности почвы, очищение почвы от нефтепродуктов;
• проанализировал полученные в ходе экспериментов данные.
Выражаю огромную благодарность моей маме Братерской Ирине Сергеевне, а также руководителю работы Струнгис Ирине Генриховне за оказанную поддержку и неоценимую помощь в работе!
Список литературы
1. Бугрова С.А. Шунгит. Загадочный камень. Серия: Здоровье – это просто! – М. : АСТ, 2006 г.
2. Краткий геологический словарь М. : Недра, 1989 г.
3. Романова О.В. Кремень и шунгит – природные лекари / Ольга Романова. – СПб.: Вектор, 2009 г.
4. Рысьев О.А. Шунгит – камень жизни. – М. : Диля 2007 г.
5. Бабокова Т.А., Мамотова А.П. Младшим школьникам о природе Карелии: Книга для чтения. – Петрозаводск: Карелия, 1988 г.
6. Борисов Р.А. О чем говорят камни Карелии. Изд. 2-е. Петрозаводск, Карелия, 1973 г.
7. Кибардин Г.М. Шунгит и его лечебные свойства / Г.М. Кибардин. – М. : Амрита-Русь, 2009 г.
8. Шунгиты Карелии и пути их комплексного использования. Под ред. В.А. Соколова, Ю.К. Калинина. Петрозаводск: Карелия, 1975 г.
9. Филиппов М.М. Шунгитоносные породы Онежской структуры. Петрозаводск. 2002 г.
