XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Пластик и его влияние на здоровье человека

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Подольянов А.В. 1Бейкенова М.М. 2

---

1Негосударственное учреждение "Школа "Престиж", 11 класс

2Негосударственное учреждение "Школа "Престиж"

Василевская М.М. 1Колесникова Т.А. 1

---

1Негосударственное учреждение "Школа "Престиж"

Работа в формате PDF

1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность исследования. Несмотря на то, что пластик является одним из самых распространенных материалов на планете, его влияние на здоровье человека мало изучено. Воздействие этого вещества на человека увеличивается с производством и использованием пластмасс.

Исследования воздействия полимеров (пластмасс) на здоровье человека показывают, что они пересекаются на всех этапах их жизненного цикла, от устья скважины до нефтеперерабатывающих заводов, от полок магазинов до постоянного воздействия воздуха на утилизацию отходов, загрязнение воды (в том числе и питьевой) и почвы.

В совокупности последствия «жизненного» цикла пластика рисуют четкую и тревожную картину: пластик угрожает здоровью человека в глобальном масштабе.

Считаем, что наше исследование является актуальным и частично поможет решить вопрос по уменьшению негативного влияния пластика на окружающую среде, в том числе и на здоровье человека.

Гипотеза: пластик представляет риск для здоровья человека на каждом этапе своего жизненного цикла: опасные химические соединения образуются в процессе добычи и производства сырья, во время использования к пластику добавляют новые токсичные вещества, а когда пластик становится мусором, он загрязняет окружающую среду и нашу еду. При использовании пластиковых изделий, люди глотают и (или) вдыхают большое количество частиц микропластика и сотни токсичных веществ, которые могут вызывать различные заболевания.

Цель: изучить проблему влияния пластика на здоровье человека и предложить пути ее решения

Задачи:

Собрать и изучить информацию по теме исследования.

Провести и проанализировать анкетный социологический опрос «Влияет ли пластик на здоровье человека?» среди учащихся и учителей НУ «Школа «Престиж» г. Алматы.

Обосновать опасность микропластика для человека.

Определить, как избежать или максимально уменьшить негативное воздействие пластиковых изделий на здоровье человека.

Методы исследования: изучение и анализ различных источников информации, анкетный социологический опрос, эксперимент (лабораторный анализ соли и воды).

1. Пластик: настоящее и будущее

1.1. Экологические проблемы производства и использования полимеров

Производство и использование полимеров прямо или косвенно связано с воздействием на человеческий организм, производственную среду, среду обитания человека и окружающую среду в целом. Последнее особенно важно, когда отходы закапываются в почву после использования полимеров и изделий из них, а токсичные вещества, выделяемые при разложении полимеров, загрязняют почву и сточные воды, тем самым ухудшая окружающую среду и воздух.

Пластик выделяет токсичные соединения, которые, попадая в организм человека, подтачивают его здоровье. Ученые США утверждают, что до 80% обнаруженных в организме человека "пластиковых" веществ попадают из строительных и отделочных материалов (из пластиковых окон, мебели), но больше всего - из посуды. Из пищевого пластика различные соединения переходят в продукты.

Технический и пищевой пластик производят из поливинилхлорида (ПВХ), полипропилена, полиэтилена, полистирола и поликарбоната.

Поливинилхлорид - это полимер на основе хлора. Он распространен во всем мире, т.к. чрезвычайно дешев. Он используется для изготовления пластиковых бутылок, контейнеров, емкостей для бытовой химии и одноразовой посуды. Со временем ПВХ начинает выделять опасный канцерогенный винилхлорид. Из бутылки оно попадает в напиток, из тарелки - в продукты питания, а с пищей и в наш организм. Вредное вещество из ПВХ начинает выделяться через неделю после того, как в нее залили содержимое. Через месяц в минеральной воде скапливается несколько миллиграммов винилхлорида, что по мнению специалистов-онкологов, считается достаточно большим количеством, для довольно негативного воздействия на организм. Зачастую пластиковые бутылки используют повторно: наливают в них чай или др. напитки, даже алкогольные. В них на базарах продается молоко и подсолнечное масло.

В бутылки для воды ничего, кроме воды, повторно наливать нельзя. Повторно можно использовать только РЕТ-бутылки. Из РVС-бутылок выделяется токсичный хлорвинил.

Эксперты считают, что бутылочный пластик сохраняет нейтральность только в отсутствие кислорода, пока вода сохраняет свой первоначальный химический состав. Как только бутылку открывают, вода и пластик быстро меняют свои свойства.

Вредную емкость можно распознать и по наплыву на донышке. Он бывает в виде линии или копья в двух концах. Если нажать на бутылку ногтем, на опасной «зоне» образуется белесый шрам. «Правильная» бутылка остается гладкой.

Химические вещества, используемые при производстве пластмасс, такие как свинец, кадмий и ртуть токсичны и вредны для человеческого организма. Данные токсины могут вызывать проблемы с иммунной системой и даже такие болезни как рак.

Другие токсины, такие как BPA или бисфенол-A, так же содержатся в пластиковых бутылках и упаковочных материалах для пищевых продуктов. Когда полимерные цепи BPA разрушаются и попадают в организм человека через загрязненную воду или рыбу, это может нанести нашему телу значительный, а в некоторых случаях даже фатальный ущерб. К примеру, снизить вырабатываемость гормонов щитовидной железы, что может привести к гипотиреозу. [4]

Помимо этих серьезных последствий, у людей может развиться и другие заболевания:

Астма

Рак легких из-за вдыхания токсичных газов

Повреждение печени

Повреждение нервов и головного мозга

Болезнь почек

Одноразовая посуда, пакеты, упаковка, бутылки и различные емкости — самые распространенные виды пластикового мусора, который мы "производим" каждый день. И всего лишь пять процентов от его объема в конечном итоге подвергается переработке и используется повторно в быту и жизни. [9]

По данным Национального доклада о состоянии окружающей среды и использовании природных ресурсов Республики Казахстан за 2019 год, в Казахстане ежегодно образуются около 5–6 млн тонн твердых бытовых отходов (в том числе и пластиковых), из которых утилизируются и перерабатываются всего до 5 % от образуемого объема ТБО, а весь остальной объем размещается на полигонах. [1]. По данным экологов ООН, каждый год в океан попадает около 13 миллионов тонн пластиковых отходов. [8]

Жизнедеятельность современного человеческого общества неизбежно связана с образованием отходов на всех стадиях производства и переработки полимеров пластика. Поэтому актуальность проблемы их утилизации, а так же вреда приносимого здоровью людей и, в целом, живых организмов, и окружающей среде, по-прежнему остается острой.

1.2. Виды полимеров

Существует маркировка пластика, состоящая из 7 различных разновидностей пластмасс. Одни виды пластика более опасны, их следует избегать, но нужно знать, что даже преимущественно безвредные пластмассы содержат вещества, которые могут выделяться в окружающую среду.

Обозначение цифрой «1» (PET или PETE) используется для полиэтилентерефталата. Это наиболее распространенный пластик, его используют для изготовления пластиковых бутылок, также может использоваться в мебельной фурнитуре. Такой тип пластика можно переработать, но его повторное использование не рекомендуется, так как он выделяет фталат.

Цифрой «2» (HDPE) обозначают высокоплотный полиэтилен. Представляет собой прочный, но, при этом, довольно гибкий пластик, используется для создания тар для моющих средств, шампуней и пищевых контейнеров, также встречается при изготовлении пакетов. Как и PET считается более или менее безопасным и перерабатываемым. Практически не содержит токсичных соединений.

Пластик, обозначенный цифрой «3» (PVC, V), имеет в составе поливинилхлорид. Из него делают пищевую пленку, натяжные потолки, шланги, трубы. Это один из самых ядовитых видов пластика, он не предназначен для пищевого применения. Выделяет фталаты, канцероген винилхлорида, при сжигании – диоксины (сильные яды и канцерогены). В Казахтане этот тип пластика не перерабатывают.

«4» (LDPE или PE-LD) – пластик, состоящий из низкоплотного полиэтилена. Используется для изготовления полиэтиленовых пакетов, многоразовых сумок, бутылок от моющих средств. Практически не токсичен, подлежит многократной переработке.

Цифрой «5» (PP) обозначают пластик, созданный из полипропилена. Из него создают шприцы, ингаляторы, пищевые контейнеры, крышки от бутылок. Его безопасность под вопросом. Этот тип пластика может быть многократно переработан.

«6» (PS) – полистирол. Используется для производства одноразовой посуды, CD-дисков, стаканчиков из-под йогурта. Выделяет стирол – канцероген и химический эстроген, негативно влияющий на плодовитость. Переработка данного типа пластика возможна.

Седьмой тип пластика (OTHER) содержит в себе смесь полимеров. Из такого пластика делают игрушки, бутылки для воды, любые изделия из биоразлагаемых пластиков. При частом мытье или нагревании выделяется бисфенол-А, опасный для человека.

Пластиковый мусор также делят и по размеру, всего есть 3 группы:

Макропластик (размер частиц более 50 мм).

Мезопластик (от 5 до 50 мм).

Микропластик (менее 5 мм).[9]

1.3. Что такое микропластик

Микропластик представляется следствием глобального использования пластмасс, вызывающего подобное загрязнение. Микропластик — крошечные пластмассовые частицы габаритом от 1 мкм до 5 мм, приблизительно с кунжутное семечко.

Мельчайшие частицы пластика способны проникать во все уголки окружающей среды — в лито-, гидро- и атмосферу и, как итог, в организм человека. Текущие исследования доказывают, что микропластик будет разлагаться на более мелкие, наноразмерные частицы, называемые «нанопластик». Размер таких частиц варьируется от 1 до 1000 нм.

Существуют две категории загрязнения частицами пластика, о которых необходимо знать:

•Первичный микро- и нанопластик: очень мелкие частицы пластика, которые специально добавляют в производимый продукт (например, гели для душа, зубные пасты).

•Вторичный микро- и нанопластик: мелкие частицы в результате разрушения более крупных кусочков (например, краски, частицы шин, истираемых при движении, ткани).

Обычные формы микро- и нанопластика:

•Волокна: частицы пластика, отделившиеся от синтетических волокон, например, от полиэстера.

•Микросферы: мелкие сферические частицы, добавляемые в процессе производства в косметику и средства личной гигиены.

•Фрагменты: мельчайшие частицы пластика, отломившиеся от более крупных пластмассовых кусочков, которые постепенно продолжают разрушаться.

•Пластиковые гранулы: частицы пластика, которые расплавляют для создания более крупных пластмассовых изделий. [10]

1.4. Источники микропластика и нанопластика

Микропластик и нанопластик происходят из многих источников. Вот некоторые, наиболее известные, из них:

•Пластиковый мусор. Замусоривание и засорение почвы и воды крупными пластмассовыми изделиями и кусками пластмассы, что распадаются на пластиковые микро- и наночастицы.

•Средства личной гигиены. Многие косметические средства, например, эксфолианты и зубная паста, содержат микросферы, которые намеренно добавляют в косметику для более тщательного отшелушивания и повышения качества очистки. США, Канада, Новая Зеландия, Южная Корея и некоторые страны ЕС ввели запрет на производство изделий с содержанием микросфер.

Большая часть нашей одежды выделяет микроволокна, и их количество лишь растёт под воздействием индустрии «быстрой моды».

•Истирание шин. Пылинки, образовавшиеся от истирания шин на дорогах, содержат крошечные пластиковые частицы, которые впоследствии попадают в атмосферу.

•Пластиковые гранулы. Это основная форма выпуска большинства видов пластмасс, из которых далее отливаются более крупные пластмассовые изделия. Потеря гранул при транспортировке и в ходе изготовления приводит к попаданию данных частиц в окружающую среду.

•Дорожная разметка. Дорожная разметка включает растопленный пластик. В процессе изнашивания, разметка выделяет небольшие частицы пластика, загрязняя окружающую среду. [8]

Пластик составляет 80 процентов всего мусора в Мировом океане. Под воздействием солнечных лучей он распадается на мелкие частицы, Микрогранулы пластика накапливают на своей поверхности стойкие токсические вещества. В результате получается, что эти же самые отходы, что мы выбрасываем, возвращаются к нам назад на обеденный стол вместе с пищей или водой.

Последствия употребления пластика для здоровья человека сейчас недостаточно изучены, но несомненно, что он оказывает негативное влияние, как и на любой живой организм.

Испанские экологи также заметили микропластик в двух десятках образцов поваренной соли. Чаще всего они находили в них полиэтилентерефталат, полимер, используемый при изготовлении пластиковых бутылок. Другая интернациональная команда ученых нашла в соли и иные виды пластика, такие как полиэтилен и полипропилен. [4] [5] [12]

1.5. Проблемы утилизации пластика и пути решения

Существующие технологии переработки пластика могут лишь частично решить экологическую проблему. Даются рекомендации по сочетанию международных действий по решению проблемы отходов. Около 50 стран приняли законы, запрещающие и запрещающие использование пластика на своей территории. В Казахстане эти ограничения действуют с 2019 года. Крупные магазины запретили бесплатную доставку пластика покупателям. С помощью этого метода можно сократить использование пластика и полиэтилена примерно на 30%. К 2025 году наша страна планирует полностью отказаться от использования пластика.

2. Практическая часть. Социологический опрос

«Что Вы знаете о микропластике?»

С целью получения данных о информированности учащихся и учителей о проблемах влияния микропластика на организм человека. Был проведен опрос, в котором участвовали 48 человек, в том числе 12 учителей и 36 учащихся 10-11 классов. Опрос проводился с помощью Google формы.

Результаты социологического опроса

Результаты нашего опроса показали, что многие респонденты не используют в своей повседневной жизни пластиковые изделия. К сожалению, не все из опрошенных (почти 67%) заботятся о разделении и переработке отходов. Многие знают об их влиянии на человеческий организм, но далеко не все т щательно следят за маркировкой (67%). 11 % опрошенных испытывали побочных эффектов от использования пластиковой посуды. 33% опрошенных считают, что в употребляемой ими еде отсутствуют частицы микропластика. При этом, большинство осведомлены, что микропластик может находится в составе средств личной гигиены (в зубной пасте, моющих средствах, косметике). Полученные говорят о недостаточной осведомленности опрошенных. Более того, как доказывают последние научные исследования, чаще всего частицы пластика накапливаются в организме и оказывают влияние лишь со временем. К тому же, приведённые выше факты из литературных данных доказывают, что пластик и его частицы могут вызывать весьма серьёзнее проблемы.

2.1. Мониторинг воды на присутствие частиц микропластика

Для исследования воды на наличие частиц микропластика мы использовали методики предложенные в руководстве «Наблюдение рек: пособие для проведения общественного экологического мониторинга». [2] [6]

Эксперимент «Химический анализ воды»

Цель: определить с помощью микроскопа наличие микропластика в заборах воды.

Оборудование: фильтр, воронка, чистая стеклянная банка, стерильные лабораторные пробирки, чашки Петри, предметные стекла, микроскоп, препаровальная игла.

Объект исследования: пробы воды из природных водоемов, образец дистиллированной воды, вода в пластиковой бутылке.

Проведение исследования.

В качестве эталона берем дистиллированную воду.

Пробы дистиллированной, водопроводной, бутилированной воды помещаем в пронумерованные пробирки.

Образцы речной воды предварительно фильтруем с помощью фильтра изготовленного из ситовой ткани для аквариума, воронки диаметром 100 мм и стеклянной банки. Вынимаем фильтр из банки. Размещаем его в чашку Петри или предметное стекло. Чашки Петри с образцами воды помещаем под микроскоп. Рассматриваем содержимое под микроскопом, поочередно для каждого образца, согласно нумерации.

Отмечаем в протоколе обнаруженные частицы пластика (цвет, форма, размер частиц).

Опыт 1. Анализ контрольной пробы воды дистиллированной:

Вывод.Как мы видим, кристально чистая вода и на экране микроскопа не обнаружено ничего. Потому что лабораторная вода проходит около 8 сложных фильтров и не содержит ни каких солей и примесей, такую воду используют для проведения различных химических реакций.

Опыт 2. Анализ бутилированной питьевой воды

Помещаем на предметное стекло каплю бутилированной воды. С помощью микроскопа анализируем образец воды. В образце был обнаружен микропластик в виде нити, по размерам не более 0,02 мм, который не виден в воде невооруженным глазом.

Вывод: на каждый миллиграмм воды примерно приходится по 2 частички микропластика, размером более 0,02 мм. По сравнению с эталонным образцом, в воде, хранящейся в пластиковой таре содержится небольшое количество микроластика. Вода кажется прозрачной и достаточно чистой, но под микроскопом можно наблюдать целый мир синтетических и биологических веществ, которые находятся в воде.

Учитывая, количество напитков из пластиковой тары, которое употребляет каждый человек, можно предположить, что в результате накопления микропластика в организме в конечном итоге он окажет негативное влияние на здоровье человека. Что подтверждается последними научными медицинскими исследованиями.

Опыт 3. Забор воды в Большом Алматинском канале около проспекта Аль-Фараби

Дата отбора проб – 13 сентября 2021 года в 14:00

Результаты исследования

Вывод: на каждый миллиграмм воды примерно приходится по 10-12 частиц микропластика, размером 0,02 до 4 мм. Можно предположить, что выброшенные бутылки и пакеты наносят дополнительный вред. И пусть, на небольшое количество, но мы можем наблюдать, что вниз по течению количество загрязнения увеличивается.

Опыт 4. Забор воды в Большом Алматинском канале районе озера Сайран:

Дата отбора проб – 14 сентября 2021 года в 15:00

Результаты исследования

Вывод: на каждый миллиграмм воды примерно приходится по 15-18 частиц микропластика, размером 0,005 до 4 мм. Можно предположить, что данные частички возникают от выброшенного пластикового мусора, а также из - за слива канализации из частного сектора, находящегося выше по руслу реки, в котором присутствует микропластик в порошках и других моющих средств.

Таким образом, наши исследования доказали наличие микропластика не только в воде изучаемых объектов, но и в пробах снега, взятого на участке в районе Большого Алматинского Канала в черте города Алматы. Поэтому можно сделать вывод: микропластиком загрязнены и вода, вероятно, почва, что говорит о том, микропластик мигрирует благодаря круговороту в природе.

Вывод: проанализировав все образцы воды, мы убедились в том, что, предположения о глобальном загрязнение нашей планеты подтверждаются. Учитывая внешний прозрачный вид воды, мы думали, что Алматинские водоемы экологически чистые и не попали в поле загрязнения микропластиком, потому что достаточно часто очищаются. Но результаты исследований свидетельствуют о другом: люди и животные ежедневно сталкиваемся с большим количеством микропластика, который попадает в нашу пищевую цепочку и воздух и отравляет живые организмы.

Таким образом, микропластик не только отравляет Мировой океан, но и воды суши, и почву. От микропластика страдают все живые организмы.

Заключение

В ходе проведенного нами исследования мы пришли к следующим выводам:

1. Анкетирование показало, что мало кто из учеников знает, что такое микропластик и как он влияет на природу, на живые организмы. Следовательно, необходимо проводить просветительскую работу, разъяснять школьникам (а это надо начитать с детских садов) о неблагоприятном воздействии микропластика на живые организмы, в том числе и человека.

2. Проведенный экологический мониторинг отобранных проб воды, хранящейся в пластиковой таре и воды из водоёмов г. Алматы доказал наличие в воде микропластика.

3. Таким образом, наши исследования доказали наличие микропластика не только в воде изучаемых объектов, но ив воде из пластиковой тары.

Микропластик мигрирует благодаря круговороту воды, веществ и движению воздушных масс в природе.

Изучив на текущий момент вопрос о загрязнении нашей планеты микропластиком возникло желание продолжить исследования и разработать прототип устройства для ликвидации микропластика, провести научные эксперименты по его работе на примере водоемов суши и Мирового океана. Подумать над тем, как очистить воздух от микропластика.

Наш научный проект можно использовать в школах для проведения разъяснительной работы с учениками о бережном отношении к окружающей природе.

Методику исследования воды можно использовать учащимися для проектной деятельности на уроках и внеклассной работе.

Список использованных источников информации и литературы

Национальный доклад о состоянии окружающей среды и использовании природных ресурсов Республики Казахстан за 2019 год. - Официальный сайт Министерства экологии, геологии и природных ресурсов Республики Казахстан

«Наблюдение рек: пособие для проведения общественного экологического мониторинга. — СПб.: Экоцентрум / Коалиция Чистая Балтика, 2020. — 92 с., Приложение 9.

Тростянская Е. Б., Бабаевский А. Г. Пластические массы // Химическая энциклопедия: в 5 т. / Кнунянц И. Л.. — М.:Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3: Меди—Полимерные. — С. 564—565. — 639 с. — 48 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8.

Смертельный пластик. Олег Абарников, upakovano.ru (29 октября 2010).

Ученые: микропластик в океане стал частью пищевой цепи. bbc (22 февраля 2017).

Hidalgo-Ruz, V.; Gutow, L.; Thompson, R.C.; Thiel, M. (2012) — Microplastics in the Marine Environment: A Review of the Methods Used for Identifi cation and Quantifi cation. Environmental Science & Technology, 46:3060-3075. DOI:dx.doi. org/10.1021/es2031505 –идентификациямикропластика

Интернет-ресурсы:

https://ru.wikipedia.org/wiki/фотокатализ

https://www.newplasticseconomy.org/

https://www.simplexn

https://recyclemag.ru/article/mikroplastik-opasen-umenshit-kolichestvo

https://repurpose.global/letstalktrash/harmful-effects-of-plastic-pollution-on-human-health/

https://www.plasticpollutioncoalition.org/blog/2019/2/20/report-plastic-threatens-human-health-at-a-global-scale