XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Ртутное загрязнение России и его влияние на здоровье человека
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Научно-исследовательская работа по биологии
Ртутное загрязнение России и его влияние на здоровье человека
Выполнила:
Захарченко Анастасия Михайловна
Учащаяся 10 класса
ГБОУ СОШ №197 Центрального района с углубленным изучением
предметов ЕНЦ (физика, химия, биология)
Руководитель:
Пахомова Наталия Валентиновна
Учитель биологии
ГБОУ СОШ №197 Центрального района с углубленным изучением
предметов ЕНЦ (физика, химия, биология)
Оглавление
Введение 3
Изучение и обобщение данных об использовании ртути и последствий ее применения 5
2.1. История вопроса 5
2.2. Использование ртути в промышленности 9
2.3. Влияние соединений ртути на организм человека 11
Изучение опыта решения проблемы ртутного загрязнения у зарубежных стран 14
Ртуть в России. Изучение опыта решения проблемы ртутного загрязнения в Российской Федерации 16
Заключение 19
Список литературы 20
Введение
Экология — это наука, изучающая взаимодействие живых организмов с окружающей средой. Она классифицируется по конкретным объектам и средам исследований. Например, выделяют экологию человека и животных, экологию растений, экологию микроорганизмов и другие. Промышленная экология— это раздел экологии, изучающий взаимодействие промышленного производства, человека и других живых организмов со средой обитания. «По мнению экспертов ВОЗ23% заболеваний людейобусловлены воздействиемфакторов окружающей среды; за несколько тысячелетий существования человека содержание в его организме кадмия увеличилось в 70 раз, свинца - в 17 раз, ртути - в 19 раз». (9) Вопросы, связанные с изменениями окружающей среды, являются важными для современного человека. Они напрямую связаны с факторами роста заболеваемости и сокращения продолжительности жизни человека.
Актуальность выбранной темы определяется тем, что экологическая проблема является одной из глобальных проблем современности. Для решения глобальных проблем требуются усилия всего общества.
На примере выбранной темы «Ртутное загрязнение России и его влияние на здоровье человека» ставлю перед собой задачу показать: возможность развития рационального взаимодействия людей с миром природы; влияние ртути на организм человека, механизмы снижения факторов риска.
Цели проекта «Ртутное загрязнение России и его влияние на здоровье человека»:
Исследовать возможности рационального взаимодействия людей с миром природы.
Изучить механизм влияния ртути на организм человека
Показать роль экологии в практической деятельности людей, значение воспитания экологической культуры в обществе.
Задачи проекта последовательно отражают шаги выполненной работы:
Изучение и обобщение данных по промышленным выбросам ртути в окружающую среду, где она применяется и какое влияние оказывает на здоровье человека; экологическая обстановка в России по ртутному загрязнению; статистика отравлений на территории России.
Изучение опыта решения проблемы ртутного загрязнения в мире.
Изучение опыта решения проблемы ртутного загрязнения в России.
Механизмы рационального взаимодействия людей и мира природы.
Практическая значимость проекта: освещение проблемы ртутного загрязнения, привлечение интереса к экологическим проблемам современности; использовать материал для просветительской деятельности на уроках и во внеурочной деятельности.
Биология – влияние соединений ртути на организм человека, болезни.
Химия - показать роль ртути в промышленном производстве.
Обществознание - при изучении темы «Глобальные проблемы человечества».
Изучение и обобщение данных об использовании ртути и последствий ее применения. История вопроса.
Ртуть (англ. Mercury) - один из двух химических элементов (и единственный металл), простые вещества которых при нормальных условиях находятся в жидком агрегатном состоянии (второй элемент- бром). В природе находится как в самородном виде, так и образует ряд минералов. Ртуть известна человечеству с доисторических времен из-за яркого цвета киновари (HgS) и легкости получения ртути из руд.
Первые упоминания известны за 1500 лет до н.э. Ртуть получали из киновари в Египте, Индии, Месопотамии и Китае для изготовления препаратов, продлевающих жизнь (Аристотель, Теофраст, Диоскорид). Известно другое название ртути - скифская вода (так называли ртуть древние греки). Средневековые алхимики изучали ртуть для получения «философского камня»: «...с помощью теплоты лед растворяется в воду, значит, он из воды; металлы растворяются в ртути, значит, ртуть - первичный материал этих металлов». (10)
Но лишь в 1759 году петербургские академики И. А. Браун и М. В. Ломоносов получили ртуть в твердом виде, заморозив ртуть в смеси из снега и концентрированной азотной кислоты. Данный факт говорил о том, что ртуть - такой же металл, как и все прочие.
Существует несколько форм ртути, различающихся по степени токсичности:
природная ртуть - элементарная, металлическая;
неорганические соединения ртути, например киноварь;
органическая ртуть - метилртуть и этилртуть.
Таким образом,ртуть известна человеку и используется человеком с древнейших времен. Следует отметить применение ртути в медицине с древнейших времен: для избавления от проказы, в качестве эликсира долголетия при заболеваниях кожи, от укусов разнообразных насекомых, заворота кишок. В начале ХХ века ртуть входила в состав антисептических, дезинфицирующих, слабительных, мочегонных, стоматологических средств, бактерицидного мыла. В наши дни используются: «градусник» - ртутный термометр, аппараты для измерения кровяного давления с ртутными манометрами, ультрафиолетовые лучи, получаемые от ртутно-кварцевых ламп.
В рамках исследования мы провели анкетирование группы старшеклассников (28 человек) с целью: выяснить, что известно школьникам о ртути.
Вопрос 1. К какому классу опасных веществ относится ртуть?
Результаты показали, что из 28 человек правильно на этот вопрос ответили лишь 35,7 % (10 человек), но большая половина 64,2% (18 человек) выбрали ошибочные варианты. Из этого можно сделать вывод, что большинство старшеклассников не знают к какому классу опасных веществ относится ртуть.
В опрос 2. Основным источником отравления ртутью в быту могут быть…
Результаты показали, что 85% (24 человека) ответили на вопрос верно, ведь градусники чаще всего являются предметом, из-за которого возникают отравления ртути в бытовых условиях (чаще по неосторожности). Большинство старшеклассников об этом хорошо осведомлены.
Вопрос 3. Являются ли пиротехнические изделия источником ртутного загрязнения?
Результаты показали, что лишь 21,4% (6 человек) справились с заданием, дав правильный ответ. 42,9% (12 человек) дали неверный ответ, а 35,7% (10 человек) затрудняются ответить на вопрос.
Из этого можно сделать вывод, что большинство старшеклассников не догадываются о содержании ртути в пиротехнике
Вопрос 4. Может ли ртуть содержаться в продуктах? Если да, то в каких?
Р езультаты показали, что половина (50%, 14 человек) старшеклассников знают, что ртуть может содержаться в продуктах, а также могут привести конкретные примеры. Однако 14% (4 человека) знают о возможности содержания ртути в продуктах, но не знают в каких именно. 22% (6 человек) ошибочно считают, что ртуть не может содержаться в продуктах питания, и столько же людей (22%) вовсе не знают ничего об этом.
Из этого можно сделать вывод, что некоторые старшеклассники осведомлены об этом, но также есть люди, которым лучше узнать об этой проблеме, потому что это связано с тем, что мы употребляем в пищу.
Вопрос 5. Тепловая обработка продуктов уничтожает содержащуюся в них ртуть?
Результаты показали, что 75% ребят (21 человек) дали правильный ответ. Однако 21% (6 человек) затрудняются ответить на поставленный вопрос и 1 человек (3,6%) дал неверный ответ.
Можно сделать вывод о том, что большинство старшеклассников знают физические свойства ртути и понимают, что тепловая обработка продуктов не уничтожает содержащуюся в них ртуть.
Общие выводы:
Старшеклассники обладают теоретическими знаниями о ртути, полученными на уроках химии, биологии, из других открытых источников.
Знания имеют отвлеченный, не связанный с практической деятельностью людей характер.
Экологическое здоровье человека и общества напрямую связано с пониманием сути экологических проблем современности, экологическим воспитанием.
Использование ртути в промышленности.
Российская Федерация занимает третье место в мире после Испании и Кыргызстана по запасам ртути. На рубеже ХХ и ХХI веков наблюдается тенденция снижения потребления ртути в большинстве сфер ее применения, так как ртуть признана глобальным загрязнителем окружающей среды. Тем не менее, ртуть широко используется в промышленности и сельском хозяйстве.
Металлургия - одно из древнейших направлений использования ртути иосновной источник загрязнения окружающей среды ртутью: пирометаллургические процессы получения металла, сжигание органических видов топлива, сточные воды, производство цветных металлов, красок, фунгицидов. Активно используются сплавы ртути с натрием, оловом, висмутом, свинцом.
Химическая промышленность.Производство хлора, каустика, мономера хлорвинила является основной сферой потребления ртути в России. Важнейшая проблема состоит в том, что предприятия отчитываются за выброс в атмосферу только паров металлической ртути, количество которых определяется расчетным методом, но основные потери металла (80%) вызваны утечками металлической ртути, неполным ее сбором при эксплуатации и проведении ремонтных работ, при авариях. Ртуть используется в качестве технологического химического вещества, при этом лишь незначительная часть её попадает в конечную продукцию. Ртуть аккумулируется в строительных конструкциях, в грунтах промышленных площадок и окрестностей предприятий. В атмосферу поступает с воздухом систем вентиляции и отходящими газами.
В сельском хозяйстве пары ртути способны уничтожать вредные микроорганизмы: протравка семян перед посадкой, борьба с болезнетворными бактериями, вредителями, паразитами и сорняками.
Ртутное загрязнение окружающей среды ставит вопрос о рациональном взаимодействии человека с миром природы. Примером такой деятельности стала тотальная инвентаризация использования ртути и установление источников её поступления в окружающую среду.
Экологи выделяют природные и антропогенные группы источников поступления ртути и её соединений в окружающую среду:
природные источники: верхняя мантия земной коры, месторождения ртутьсодержащих пород, процессы выветривания горных пород, а также земная и подводная вулканическая деятельность;
антропогенные источники ртути: металлургия, химическая промышленность.
Влияние соединений ртути на организм человека.
Основной способ попадания в организм человека –пары. Когда человек вдыхает пары ртути, они попадают в легкие, всасываются в кровь. Металл может попадать в организм с пищей и водой. Через кожу он не впитывается, но раздражающе влияет на слизистые оболочки.
Металл в виде стоков попадает в водоемы, а морские микроорганизмы превращают его в токсичное органическое вещество – метилртуть.
Метилртуть накапливается в водорослях и жировых отложениях морских животных. При выбросах ртути в воздух – она оседает на овощах и фруктах, накапливается в организмах животных и выделяется с молоком и яйцами.
Наиболее опасные продукты по содержанию ртути (по убыванию):
Морская рыба;
Рыбий жир, моллюски;
Водоросли, речная рыба;
Фрукты и овощи;
Молоко и яйца;
Мясо.
Метилированная ртуть выводится из организма людей - месяцами, годами у рыб.
Примерами токсических эффектов, вызванных ртутным отравлением на человека, служат:
в 17 веке в шляпном производстве для обработки заячьих шкурок и фетра использовали азотнокислую ртуть во всех фазах производственного процесса, приводя к нервно-психическим расстройствам мастеров («безумен, как шляпник», появление «Безумного Шляпника», персонажа книги Льюиса Кэрролла «Алиса в стране чудес»);
в 1901-1902 гг. - русский врач - гигиенист, профессор, заслуженный деятель науки РСФСР В. А. Левицкий выявил у населения Подольского уезда высокие показатели заболеваемости на почве массового хронического отравления ртутью;
экологическия трагедия середины XX века - болезнь Минамата, вызванная ртутным загрязнением окружающей среды в Японии, где за несколько лет от отравления ртутью умерло 50 человек, а многие родившиеся дети имели врожденные уродства;
очень часто происходит отравление через продукты с повышенной концентрацией ртути. Рациональным механизмом решения проблемы стали разработанные и утвержденные гигиенические нормативы - ПДК (предельно допустимые концентрации) и МДУ (максимально допустимые уровни) ртути в пищевых продуктах, кормах для сельскохозяйственных животных и птицы, в воздухе рабочей зоны и населенных пунктов, в природных водах и почве.
Таблица. Предельно допустимая концентрация ртути в пищевых продуктах на естественную массу.
|
Продукты |
ПДК (мг/кг) |
|
Молоко, кисломолочные изделия, овощные и фруктовые соки |
0,005 |
|
Масло сливочное, мясо (свежее и мороженное) |
0,03 |
|
Яйца |
0,2 |
|
Рыба пресноводная хищная |
0,6 |
|
Рыба пресноводная нехищная |
0,3 |
|
Рыба морская |
0,4 |
|
Фрукты, хлеб, зерно |
0,01 |
|
Овощи |
0,02 |
|
Какао-бобы |
0,1 |
Острое отравление ртутью проявляется через несколько часов после начала отравления. Симптомы: общая слабость, отсутствие аппетита, головная боль, боль при глотании, металлический вкус во рту, слюнотечение, набухание и кровоточивость десен, тошнота и рвота. Как правило, появляются сильнейшие боли в животе. Нередко бывают воспаление легких, катар верхних дыхательных путей, боли в груди, кашель и одышка, часто сильный озноб. Температура тела поднимается до 38-40°C. В тяжелейших случаях через несколько дней наступает смерть пострадавшего.
Профилактика ртутного отравления:
Замена ртути менее вредными веществами.
Правильные способы хранения.
Соблюдение мер безопасности при использовании (герметичность оборудования, рациональная отделка помещений, рабочих поверхностей, эффективная вентиляция).
Индивидуальная защита.
Предварительные и периодические медицинские осмотры.
Изучение опыта решения проблемы ртутного загрязнения у зарубежных стран.
Экологические проблемы по сути своей являются глобальными. На примере выбросов ртути в атмосферу, которые переносятся на большие расстояния, ученые утверждают, что ни одно правительство, никакой отдельный регион не могут самостоятельно обеспечить защиту здоровья населения и окружающей среды от последствий ртутного загрязнения. «Согласно оценкам ЮНЕП (Программы ООН по окружающей среде), суммарные глобальные выбросы ртути в атмосферу (антропогенного и естественного происхождения) составляют 5000–8000 метрических тонн в год». (3).
Достичь рационального взаимодействия людей с миром природы можно лишь с опорой на международно-правовую основу защиты здоровья и окружающей среды. Эти соглашения представляют собой обязательный инструмент и требуют от всех стран совместной работы и поиска решений проблем ртутного загрязнения.
Главным органом Организации Объединенных Наций в области окружающей среды стала Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП), созданная в 1972. ЮНЕП разрабатывает глобальную экологическую программу, содействует реализации природоохранной составляющей устойчивого развития в рамках системы ООН, выступает в защиту природной среды земного шара.
Международное регулирование обращения с ртутью, содержащими ртуть продуктами и отходами осуществляется следующими документами международного права:
1979 г. - Женевская конвенция ЕЭКООН о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния. Согласно принятому Протоколу по тяжелым металлам, ртуть относится к приоритетным тяжелым металлам. Каждая Сторона Протокола должна разрабатывать и вести кадастры выбросов тяжелых металлов (в первую очередь кадмия, свинца и ртути).
1989 г. - Базельская конвенции о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удалением.
1998 г. – Роттердамская конвенции о процедуре предварительного обоснованного согласия в отношении отдельных опасных химических веществ и пестицидов в международной торговле.
2006 г. – Международная конференция ООН по регулированию химических веществ.Стратегический подход к международному регулированию химических веществ (СПМРХВ) стал основой политики по продвижению химической безопасности в мире.
2013 г.- «Минаматская конвенция о ртути», принятая на дипломатической конференции в Японии, представляет собой юридически обязательный инструмент и требует от всех стран совместной работы для поиска решений проблем ртутного загрязнения. Название «Минаматская» конвенция получила в память жителей г. Минамата, ставших жертвами острого ртутного отравления. Россия подписала Минаматскую конвенцию 24 сентября 2014 г.
БолезньМинамата – это экологическое заболевание, которое возникает у людей и животных. Причинами болезни являются: употребление заражёнными ртутью морепродуктов, протравленного зерна от плесени и грибка, при систематическом вдыхании паров ртути на производстве пластмасс и некоторых других химических предприятиях. Впервые эту болезнь зарегистрировали в 1956 г. в рыболовецком поселке на побережье залива Минамата в Японии, в 1965 г. в бассейне реки Агано, также в Японии. Все заболевшие - 690 человек - получили от японского правительства официальный статус, пострадавших от ртутного загрязнения. Острое ртутное загрязнение, приведшее к экологическим заболеваниям, было зафиксировано в 1970 г. в Ираке, в период с 1962 по 1970 гг. в Канаде. Случаи острого ртутного загрязнения наблюдаются и сегодня. «По словам Масазуми Харады, ведущего мирового эксперта по болезни Минамата: «Реки Амазонии, Канады и Китая уже отравлены ртутью…» (3). Российская Федерация не ратифицировала Протокол по тяжелым металлам, не предоставляет информацию о своих национальных выбросах в Центр по кадастрам и прогнозам выбросов.
Ртуть в России. Изучение опыта решения проблемы ртутного загрязнения в Российской Федерации.
В 2006 году Совет безопасности Российской Федерации впервые рассмотрел вопрос «О проблемах ртутного загрязнения окружающей среды и мерах по их решению» на заседании Межведомственной комиссии по экологической безопасности. Причина выделения данной проблемы – отсутствие федеральных проектов по инвентаризации источников поступления ртути в окружающую среду и оценке ртутного загрязнения территории страны.
В 2013 году при поддержке ГЭФ (Глобальный экологический фонд) и ЮНЕП (Программа ООН по окружающей среде) создан проект по разработке кадастра ртутных загрязнений в Российской Федерации. Задачи проекта: оценка ситуации по обращению со ртутью, ее соединениями и отходами в субъектах РФ и отраслях промышленности; оценку масштабов поступления ртути в окружающую среду от антропогенных источников; анализ имеющихся нормативно-правовых основ ртутного регулирования; оценку ртутного загрязнения окружающей среды и его воздействия на здоровье населения и состояние экосистем.
Россия подписала Минаматскую конвенцию 24 сентября 2014 г. На сегодняшний день данная конвенция не ратифицирована.
В июле 2015 г. в Минприроды России состоялось заседание Бюро Межправительственного комитета по подготовке глобального документа по ртути. При ратификации конвенции Российская Федерация должна будет прекратить производство ацетальдегида с применением ртути в качестве катализатора, а к 2025 г. - производство хлорщелочи, при котором применяют ртуть. В особых случаях допускается использование этого металла в медицинских измерительных приборах до 2030 года.
Больше всего ртути сегодня в России потребляют химическая промышленность и приборостроение; на порядки меньше - электротехническая промышленность и научные исследования. В России нет государственной программы, которая регламентировала бы процесс утилизации ртути. Поэтому каждый год в воду и в воздух попадают десятки тонн металла. А территории вокруг химических предприятий, металлургических заводов, целлюлозно-бумажных комбинатов, ТЭЦ, мест добычи золота и мусорных полигонов испытывают серьезное ртутное давление.
Каждый год в России разбивается девять миллионов градусников. В результате в окружающую среду попадает 18 тонн ртути (утилизируется лишь одна тонна). (7)
Рисунок. Ртутное загрязнение в Российской Федерации, ХХI век.
Заключение
Цели и задачи, поставленные участниками проекта в начале работы достигнуты. Были изучены возможности рационального взаимодействия людей с миром природы, механизмы влияния ртути на организм человека, показана роль экологии в практической деятельности людей, значение воспитания экологической культуры в обществе. Экологические проекты необходимы для получения информации по вопросам загрязнения окружающей среды, привлечения интереса к экологическим проблемам, принятия неотложных мер по снижению воздействия ртути на здоровье людей, стремления к рациональному взаимодействию с природой.
Практическая значимость проекта достигнута:
освещение проблемы ртутного загрязнения, привлечение интереса к экологическим проблемам современности;
собран материал для просветительской деятельности на уроках и во внеурочной деятельности.
Данный проект можно использовать на уроках химии, биологии и обществознания.
Необходимо развивать экологическое воспитание среди школьников, чаще освещать глобальные проблемы и понимать механизмы взаимодействия человека с окружающей средой. Таким образом, зная проблемы и влияние человека на окружающую среду, мы сможем предлагать новые идеи решения тех или иных экологических проблем, способствовать развитию экологической культуры.
Список литературы
Дерябин, В.А. Экология: учебное пособие / В.А. Дерябин, Е.П. Фарафонтова. — Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2016.— 136 с.
Дмитриев А. (Научно-практический Центр экстренной медицинской помощи) Журнал «Военные знания» № 11/2007 - «Ртутные загрязнения».
Романов А.В.; Игнатьева Ю.С.; Морозова И.А.; Сперанская О.А.; Цитцер О.Ю. («Научно-исследовательский институт охраны атмосферного воздуха» и АО «НИИ Атмосфера») «Ртутное загрязнение в России: проблемы и рекомендации».
Стрельникова Л. «Война со ртутью», Научно-популярный журнал «Химия и жизнь» 2014 г., №3.
https://diagnozlab.com – «Вредное и опасное воздействие ртути на организм человека».
https://student.zoomru.ru – Миронова. «Влияние ртути на организм человека».
https://val-zvezda.ru «Ртутный градусник уходит в прошлое» - Галина Долгополова.
http://geoecograph.blogspot.com – «Ртуть: источники поступления в окружающую среду».
https://uglevodorody.ru - Сферы применения ртути.
http://rospotrebnadzor.ru - «Экология и здоровье».