Исследовательская работа
«Обнаружение ионов свинца в почве»
Выполнила: ученица 9 класса
Свистун Марина
Руководитель: учитель химии
Яркова Светлана Анатольевна
2014 – 2015 г.
Оглавление:
Введение ____________________________________________________________ стр. 3
Основная часть
Источники свинца в окружающей среде_____________________________ стр. 4
Влияние ионов свинца на почву и растения _________________________ стр. 5
Пути поступления свинца в организм человека ______________________ стр. 6
Воздействие свинца на организм человека __________________________ стр. 7
Исследовательская часть ________________________________________ стр. 8
Вывод ______________________________________________________________ стр. 11
Заключение _________________________________________________________ стр. 12
Литература _________________________________________________________ стр. 13
Приложение ________________________________________________________ стр. 14
Введение
Свинец — один из наиболее общеизвестных токсичных для человека микроэлементов. В природных условиях свинец содержится в низких концентрациях в земной коре (преимущественно в виде сульфида), но широко распространен в окружающей среде в результате деятельности человека. Использование свинца и его соединений известно с доисторических времен. Он применялся для изготовления труб и столовой посуды еще во времена Римской империи. С ростом индустриализации росло и применение свинца, особенно широкое распространение оно получило в ХХ веке в связи с развитием автомобилестроения. Основное применение свинец нашел в производстве труб и радиаторов, красок и красителей, добавок к бензину, строительных материалов и батарей кислотных аккумуляторов. Все это привело к значительному загрязнению свинцом окружающей среды и все возрастающему воздействию его на человека. Его высокая токсичность определяется способностью проникать в организм и накапливаться в нем. Свинец и его соединения являются одним из основных загрязнителей окружающей среды. Свинец обладает способностью поражать центральную и периферическую нервную систему, костный мозг и кровь, сосуды, синтез белка, генетический аппарат, вызывает малокровие и параличи.
Основными источниками загрязнения свинцом являются выхлопные газы автомобилей, использующих этилированный бензин.
Цель моей работы– определить, содержание ионов свинца в почве улиц моего села, исследовать консервные банки на содержание свинца.
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Изучить литературные источники о свинцовом загрязнении окружающей среды.
Провести социологический опрос учащихся школы и жителей села о том, знают ли они о влиянии свинца на организм.
Определить наличие ионов свинца в почве и консервных банках.
Объект исследования: образцы почвы, взятые возле автомобильной дороги на разных улицах села и банки из-под консервированных продуктов.
Теоретическая значимость работы определяется тем, что полученные в результате исследования данные расширяют знания о влиянии ионов свинца на окружающую среду и здоровье человека.
Практическая значимость исследования заключается в том, что полученные материалы можно использовать для оценки экологического состояния окружающей среды своей местности и экологической просветительской работы.
Источники свинца в окружающей среде
Согласно одной из теорий, падение могущества Древнего Рима объясняется использованием свинцового водопровода, кухонной посуды и сосудов для питья, которое привело к хронической свинцовой интоксикации знати и интеллигенции, что, кстати, подтверждается высоким уровнем содержания соединений свинца, обнаруженным в скелетах захоронений того времени.
В настоящее время выбросы свинца в окружающую среду в результате деятельности человека весьма значительны. Основными источниками загрязнения биосферы этим элементом являются: выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания, высокотемпературные технологические процессы (сжигание каменного угля, нефти и бензина), добыча и переработка металла. Перенос свинца в окружающей среде и его распространение происходит главным образом через атмосферу.
Однако металлургические заводы, в частности медеплавильные, остаются главными источниками загрязнений прилегающих к заводам территорий. Изготовление аккумуляторов для автомобилей, использование содержащих свинец сплавов в типографском деле, производство кабелей и многие другие отрасли промышленности являются потребителями этого элемента. Профессиональные отравления свинцом людей, работающих в этих отраслях, происходят в основном путем ингаляции.
Случаи острого отравления в настоящее время встречаются редко. Особенно опасны для человека отравления, вызванные органическим соединением свинца — тетраэтилсвинцом Pb(C2 H5)4, который представляет собой маслянистую бесцветную жидкость со специфическим резким запахом, более токсичную, чем сам свинец. Тетраэтилсвинец, добавленный в бензин в количестве 0,1 % для повышения его октанового числа, при сгорании моторного топлива выбрасывается в атмосферу. Он легко попадает в почву и загрязняет пищевые продукты.
Допустимый еженедельный прием свинца для человека составляет 3 мг. Это основано на данных о токсичности для взрослых людей и на предположении, что поглощается только 10 % принятого с пищей свинца. Установленная величина не относится к грудным и маленьким детям, поскольку не известна степень отрицательного воздействия свинца на эту возрастную группу. ПДК свинца в воздухе так же, как и для ртути, составляет 0,003 мг/м3.
Техногенная свинцовая нагрузка привела к тому, что резко повысилось содержание этого металла в объектах окружающей среды.
Влияние ионов свинца на почву и растения
Причины летнего листопада – высокое содержание свинца в воздухе. Но, концентрируя свинец, деревья тем самым очищают воздух. В течение вегетативного периода одно дерево обезвреживает соединения свинца, содержащиеся в 130 л бензина. Наименее восприимчивым к свинцу является клен, а наиболее восприимчивы орешник и ель. Сторона деревьев, обращенная к автомобильным магистралям, на 30-60 % “металличнее”. Хвоя ели и сосны обладает свойствами хорошего фильтра по отношению к свинцу. Она его накапливает и не обменивает с окружающей средой.
Накопление свинца ведут интенсивно грибы, мхи и лишайники и доводят его концентрацию до 64,76 частей на миллион соответственно. А вот более знакомые нам овес и клевер уже при концентрации свинца 50 частей на миллион начинают замедлять рост и урожайность снижается.
Исследователи изучили процесс накопления свинца в почве. Из атмосферы в почву свинец попадает чаще всего в форме оксидов, где постепенно растворяется, переходя в гидроксиды, карбонаты или форму катионов.
Если почва прочно связывает свинец, это предохраняет от загрязнения её грунтовые и питьевые воды, растительную продукцию. Но тогда сама почва постепенно становится все более зараженной и в какой-то момент может произойти разрушение органического вещества почвы с выбросом свинца в почвенный раствор. В итоге такая почва окажется непригодной для сельскохозяйственного использования. Общее количество свинца, которое может задержать метровый слой почвы на 1 гектаре, достигает 500-600 тонн. Такого количества свинца даже при очень сильном загрязнении в обычной обстановке не бывает. Почвы песчаные, малогумусовые устойчивы против загрязнения; это значит, что они слабо связывают свинец, легко отдают его растениям или пропускают через себя с фильтровыми водами.
Установлено, что в слое глубиной до 5 см свинец накапливается более интенсивно, чем медь, молибден, железо, никель и хром. И это печально, поскольку из всего этого ряда свинец – самый ядовитый. При такой “подкормке” растения “свинцевеют”. Отмечено интересная особенность растений – в различных своих частях накопливать различное количество свинца. Например, салат и сельдерей в листьях накапливают значительно больше свинца, чем в корнях, а морковь и одуванчик – наоборот.
Отмечено активное накопление свинца в капусте и корнеплодах, причем именно в тех, которые повсеместно употребляются в пищу; например, отмечают большое содержание свинца в картофеле.
Выявили интересную особенность репчатого лука. Оказалось, что на фоновых участках он содержит свинца всего 0,07 частей на 1 млн. частей сухого вещества. На придорожных участках его концентрация гораздо меньше, но степень возрастания этой концентрации десятикратная. Так что и у репчатого лука “свинцовые фильтры” не вполне надежны.
Размеры зоны влияния автотранспорта на экосистемы сильно варьируют, и ширина придорожных аномалий содержания свинца в почве может достигать 100-150 м. Лесные полосы вдоль дорог задерживают в своих кронах потоки свинца от автотранспорта. В условиях города размеры свинцовых аномалий определяются условиями застройки и структурой зеленых насаждений. В сухую погоду происходит накопление свинца на поверхности растений; после обильных дождей значительная его часть (до половины) смывается.
На загрязненных свинцом почвах безопаснее выращивать зерновые культуры. Возделывание в этих зонах овощей, кукурузы на силос, кормовых трав может оказаться рискованным.
Свинец в консервах
Переход на более современные технологии производства консервированных продуктов. Выяснилось, что одним из существенных источников поступления свинца в организм человека являются консервированные продукты.
Для изготовления баночных консервов используется особая жесть, покрытая с обеих сторон оловом. Олово представляет собой мягкий, легкоплавкий металл, поддающийся воздействию даже слабых органических кислот и раствора поваренной соли. В связи с тем, что олово иногда содержит примеси (свинец), которые при длительном хранении консервов могут переходить в консервированный продукт, содержание их нормируется. В основном повышение содержания свинца наблюдается консервах, помещенных в так называемую сборную жестяную тару которая спаивается сбоку и к крышке припоем, содержащим определенное количество свинца. К сожалению, пайка иногда бывает некачественная (образуются брызги припоя). Для профилактики отравления свинцом в настоящее время в качестве покрытия консервной жести широко используются лаки, которые должны быть устойчивыми к воздействию растворов органических кислот, сахара, поваренной соли.
Пути поступления свинца в организм человека
По степени воздействия на живые организмы свинец отнесен к классу высокоопасных веществ наряду с мышьяком, кадмием, ртутью.
Опасность свинца для человека определяется его значительной токсичностью и способностью накапливаться в организме. Различные соединения свинца обладают разной токсичностью: токсичны соли неорганических кислот (хлорид свинца, сульфат свинца и др.), тетраэтилсвинец.
В организм человека большая часть свинца поступает с продуктами питания, а также с питьевой водой, атмосферным воздухом, при курении, при случайном попадании в пищевод кусочков содержащей свинец краски или загрязненной свинцом почвы.
С атмосферным воздухом поступает незначительное количество свинца - всего 1-2%, но при этом большая часть свинца абсорбируется в организме человека.
В продовольственное сырье и пищевые продукты свинец может поступать из почвы, воды, воздуха, кормов сельскохозяйственных животных по ходу пищевой цепи. Кроме того, определенное значение имеет и возможность прямого загрязнения при производстве готовых изделий. Наиболее высокие уровни содержания свинца отмечаются в консервах в жестяной таре, рыбе свежей и мороженной, пшеничных отрубях, желатине, моллюсках и ракообразных. Высокое содержание свинца наблюдается в корнеплодах и других растительных продуктах, выращенных на землях вблизи промышленных районов и вдоль дорог.
Нельзя хранить и приготавливать пищу в декоративной фарфоровой или керамической посуде, поскольку очень часто глазурь, особенно желтого и красного цветов, содержит соли свинца, которые легко переходят в пищу.
Воздействие свинца на организм человека
Свинец – это тяжелый металл, токсичен, токсичная доза 1–3 г,смертельная доза для человека 10 г, является канцерогеном. Попадает в организм через пищевод, дыхательные пути, кожу, накапливается в организме и трудно оттуда выводится, при постоянной работе с ним будут появляться различные заболевания, связанные с токсичностью свинца. Во всем мире вредное воздействие свинца на здоровье человека в результате свинцового загрязнения окружающей среды, повышенных концентраций свинца на рабочем месте и в быту обходится человечеству невероятно дорого, вызывая распространение свинцовой интоксикации средивзрослых и детей, впоследствии долгие годы страдающих от тяжелых хронических заболеваний.
Поглощенный свинец содержится в крови и других жидкостях организма, накапливается в костях в виде нерастворимых трехосновных фосфатов. Свинец, отложившийся в костях в виде нерастворимого соединения, не оказывает непосредственного ядовитого действия.
Однако под влиянием определенных условий запасы его в костях становятся мобильными, свинец переходит в кровь и может вызвать отравление даже в острой форме. К факторам, способствующим мобилизации свинца, относятся повышенная кислотность, недостаток кальция в пище, злоупотребление спиртными напитками. Правильное функционирование организма, рациональная диета препятствуют отравлению свинцом. Выделение свинца из организма происходит через пищеварительный тракт и почки, причем повышенное содержание свинца в моче (более 0,05 мг/л) служит одним из показателей отравления свинцом. Установлено выделение свинца и с женским молоком.
Дети дошкольного возраста наиболее восприимчивы к вредному воздействию свинца, поскольку их нервная система находится в стадии формирования.Даже при низких дозах свинцовое отравление вызывает снижение интеллектуального развития, внимания и умения сосредоточиться, отставание в чтении, ведет к развитию агрессивности, гиперактивности и другим проблемам в поведении ребенка. Эти отклонения в развитии могут носить длительный характер и быть необратимыми.
Вредное воздействие свинца на здоровье взрослых проявляется вповышении кровяного давления, нарушении деятельности нервной системы, печени, почек, снижении репродуктивной функции, нарушении памяти, распада личности.
Исследовательская часть.
Практическая работа №1 Социологическое исследование.
Оборудование: листы- опросники.
Ход работы:
Я провела социологический опрос среди учащихся 8 – 11 классов нашей школы, для того чтобы выяснить, знают ли они о влиянии свинца на организм человека.
По результатам опроса я получила следующие данные:
На вопрос «Как вы считаете, какая экологическая обстановка в селе Виноградное?» 11% респондентов ответили «хорошая», 49% – «нормальная», 35% считают экологическую обстановку плохой и 5% затруднились ответить на вопрос.
На второй вопрос о вреде свинца 53% ответили, что знают об этом, 33% не знают о вреде свинца и 12% затруднились с ответом.
На вопрос о загрязнении свинцом окружающей среды выхлопными газами результаты следующие:
О том, что из почвы соединения свинца поступают в растения, а с пищей передаются в организм человека и животных знают только 36%, 64 % услышали об этом впервые.
На вопрос, какие отклонения вызывает свинец в организме человека результаты следующие:
Для проведения второй работы я взяла пробы почвы
Практическая работа № 2. Определение наличия ионов свинца в почве.
Оборудование: пробы почвы, химические стаканы, пробирки, спирт, дистиллированная вода, фильтры, раствор сульфида натрия.
Ход работы: измельчить собранную почву, собранную на разных улицах села, поместить её в стаканы. Взвесили на фильтрах, предварительно уравновесив их на весах по 10 г каждого образца почвы. Перенесли навески в пронумерованные химические стаканы (№ 1,2,3,4,5). Налили в каждый по 15 мл HNO3, взболтали в течение 2 - 3 минут. Полученные вытяжки отфильтровали в пронумерованные стаканы, используя для каждой вытяжки свой фильтр. Провели осаждение ионов свинца сульфидом натрия. Выпадение черного осадка указывает на наличие свинца в исходной смеси:
Результаты:
Черный осадок
Помутнение
Помутнение
Черный осадок
Помутнение
Присутствие ионов свинца
Присутствуют
Присутствуют в незначительном количестве
Присутствуют в незначительном количестве
Присутствуют
Присутствуют в незначительном количестве
Для исследования наличия свинца я взяла банки из-под консервированных продуктов.
Практическая работа № 3. Исследование консервных банок на примесь свинца.
Оборудование: консервные банки, эфир, 40 % - ный раствор уксусной кислоты, 4 %-ный раствор иодида калия.
Ход работы: очистить поверхность банки для исследования от жира кусочком ваты, смоченной эфиром. Другой кусочек ваты смочить 40 %-ным раствором уксусной кислоты и наложить на 3-4 минуты на очищенное место. Затем на то же место наложить кусочек ваты, смоченной 4 %-ным раствором иодида калия. Быстрое пожелтение ваты указывает на примесь свинца выше нормы.
Результаты:
Выводы.
49 % учащихся 8-11 классов считают экологическую обстановку в селе удовлетворительной; 53 % респондентов знают о вреде свинца для здоровья; 51 % учащихся не знают о том, что выхлопные газы автомобилей загрязняют окружающую среду свинцом; 64 % не знали, что свинец из почвы поступает в растения, а потом с пищей передается в организм человека; и половина опрошенных (52 %) считают, что свинец нарушает процесс кроветворения в организме.
Ионы свинца присутствуют большом количестве в нескольких пробах.
В исследованных консервных банках примеси свинца не обнаружено, либо содержание свинца находится в пределах нормы (допускается не более 0,04 %). Только на банке из-под консервированной кукурузы «Solvita» наблюдалось очень незначительное окрашивание, значит, содержание ионов свинца в этой банке незначительно превышает норму.
Заключение
Загрязнение свинцом атмосферного воздуха, почвы и воды вблизи автомобильных дорог создает угрозу поражения свинцом населения, проживающего в этих районах, и, прежде всего детей, которые более чувствительны к воздействию тяжелых металлов.
Для того, чтобы избежать возможности отравления свинцом необходимо соблюдать основные гигиенические требования: проводить ежедневную влажную уборку жилых помещений, тщательно очищать ковровые покрытия пылесосом; обязательно менять обувь (желательно и одежду) при входе в помещение, запрещать детям принимать пищу на улице, следить, чтобы после возвращения с улицы и перед приемом пищи дети мыли руки, избегать железодефицита в питании, ежедневно принимать до 1 г кальция.
На основании проведенных исследований разработаны следующие рекомендации:
1.Нельзя собирать и употреблять в пищу растения, растущие вдоль автомобильных дорог, так как они накапливают вредные вещества из выхлопных газов автомобилей, а эти вещества при попадании в организм человека способствуют ухудшению его здоровья.
2. Необходимо высаживать вдоль автомобильных дорог и перед домами на улицах села растения, устойчивые к загрязнению окружающей среды для ограничения попадания вредных веществ выхлопных газов автомобилей в окружающую среду. Для этих целей подходят яблоня, липа мелколистная, клен платанолистный, берёза повислая, тополь черный.
3. Вскрытые консервы из жестяных банок, даже для кратковременного хранения помешать в стеклянную или фарфоровую посуду, так как под влиянием кислорода воздуха коррозия банок резко увеличивается и буквально через несколько дней содержание свинца в продукте многократно возрастает.
Литература.
Г. А. Ливанов, Б.А. Ревич, М.Б. Соболев Свинцовая опасность и здоровье населения. – Российский семейный врач. ДВГМУ, 1999 г.
Н.А. голеницкая, Е.В. Зубович Методы определения ионов свинца в окружающей среде. – Химия в школе № 4, 2009 г, с. 61.
http://76204s009.edusite.ru/Ecology/p25aa1.html
http://www.eco.nw.ru/lib/data/06/3/040306.htm
http://knowledge.allbest.ru/life/3c0b65625b2bd78b5d53a88421216d27_0.html
http://works.tarefer.ru/98/100313/index.html
http://voda.blox.ua/2008/12/Chem-opasen-svinets.html
http://epom.ru/metody-opredeleniya-soderzhaniya-zhira/1411-kachestvennoe-opredelenie-svinca.html
http://indigo.su/index.php?option=com_kunena&func=view&catid=29&id=15368&Itemid=100004
http://ekosait.21429s01.edusite.ru/p34aa1.html
Приложение
Анкета о вреде свинца
Как вы считаете, какая экологическая обстановка в селеВиноградное?
а) хорошая б) нормальная в) плохая г) затрудняюсь ответить
Знаете ли вы, чем опасен свинец для здоровья?
а) знаю б) не знаю в) затрудняюсь ответить
Знаете ли вы о том, что выхлопные газы автомобилей загрязняют окружающую среду свинцом?
а) да б) нет
Знаете ли вы, что из почвы соединения свинца поступают в растения, а потом передаются через пищу в организм человека и животных?
а) даб) нет
Как вы думаете, какие отклонения в организме вызывают соединения свинца?
а) поражает нервную систему б) нарушает кроветворение
в) снижает иммунитет г) никакого отрицательного действия не оказывает
