XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Свинец и его влияние на организм человека и растительность города Махачкалы
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность темы. Вопрос загрязнения окружающей среды свинцом и его соединениями является острым для всех городов, где используют автотранспорт на свинец содержащем бензине(этилированном). Не малую роль в загрязнении свинцом играют отработанные аккумуляторы, отравляющие почву и воду ионами свинца.
Поступая в организм в малых порциях, свинец задерживается в нем и, постепенно замещая кальций, входящий состав костей, вызывает хроническое отравление и онкозаболевания.
К экологическим неблагополучным регионам РФ, для которых характерен высокий уровень онкозаболеваемости, относится и Республика Дагестан.
Максимальное содержание свинца в воздухе на промышленных предприятиях не должно превышать 0,00001 мг. На литр.
Еще десять лет назад одной из наиболее важных проблем для России было снижение свинцового загрязнения окружающей среды за счет перехода на использование неэтилированного бензина.
Свинец является одним из наиболее токсичных металлов и включен в списки приоритетных загрязнителей.54% общей массы свинца поступает в атмосферу от грузового транспорта.
Цель моей работы: узнать, в каких районах нашего города наиболее сильное загрязнение ионами свинца почвы и листьев растений, сформулировать рекомендации по защите окружающей среды. Изучить основные источники загрязнения окружающей среды свинцом, и влияние элемента на живую природу.
Влияние ионов свинца на живые организмы.
В природе свинец встречается повсеместно, но жизненно необходимым он не является.
За последние десятилетие уровень концентрации свинца в природе все больше повышается вследствие антропогенных нагрузок. Главным источником, из которого свинец попадает в организм человека, служит пища. Наряду с этим важную роль играет вдыхаемый воздух, а у детей также заглатываемая ими свинец содержащая пыль, загрязненная почва и детские игрушки. Существует даже такое понятие «Свинец – болезнь грязных рук». Вдыхаемая пыль примерно на 30-50% задерживается в легких, значительная доля ее всасывается потоком крови. Всасывание в желудочно-кишечномтракте составляет в целом 5-10%, а у детей - 50%. (Табл№1) Дефицит кальция и витамина Д усиливает всасывание свинца в желудочно-кишечном тракте. В среднем за сутки организм человека поглощает 26-42 мкг. свинца. При увеличении концентрации ионов свинца в крови ребенка с 10 до 20 мкг/ дл происходит снижение коэффициента умственного развития. Около 90% общего количества свинца в человеческом теле находится в костях, у детей – 60-70 %. Количества свинца, накопленного в костях, с возрастом увеличивается, и в 30 - 40 лет (фаза насыщения) у лиц, несвязанных по роду занятий с загрязнением свинцом, составляет 80-200 мг. Особую опасность свинец представляет для женщин, т.к. этот элемент обладает способностью проникать через плаценту и накапливается в грудном молоке. Острые свинцовые отравления встречаются редко.
Симптомами отравления являются слюнотечение, рвота, кишечные колики, острая форма отказа работы почек, поражение мозга, черная свинцовая кайма на деснах возле зубов. В тяжелых случаях смерть через несколько дней. Для диагностики заражения организма свинцом служит анализ крови. Концентрация свинца в крови не должна превышать 15 мкг/100 мл. уже при концентрации свинца 50 - 60 мкг/100 мл, в поведении человека появляются признаки депрессии, агрессивности, а также ухудшения общего самочувствия. (Табл№2)
Свинцовый аккумулятор – загрязнитель окружающей среды
Опасность заражения ионами свинца для человека и окружающей среды возникает преимущественно на этапе утилизации отработавших аккумуляторов. По-прежнему много батарей, после использования выбрасываются в мусоропроводы. По экспертным оценкам, на свалках, транспортных площадках и других местах по всей территории России в настоящее время находится до 1 млн. тонн свинца в отработавших свой срок аккумуляторах. При существующем положении с их переработкой эта величина возрастает на 50-60 тыс. тонн ежегодно. На свалках или установках для компостирования аккумуляторы разлагаются, при этом в почву и подземные воды попадает большое количества свинца.
1.2 Фильтрация растениями воздуха
Попадание галогенидов и оксидов свинца, образующих в результате сгорания бензина в двигателях автомобилей, в атмосферу весьма опасно в следствии возможного накопление свинца в крови и тканях человека и животных, в плодах растений, листьях деревья, чуть ли не во всех живых организмах. В следствии глобального загрязнения окружающей среды свинцом он стал вездесущим компонентом любой растительной и животной пищи. Растительные продукты в целом содержат свинца больше, чем животные. (табл№3) Мы провели исследования атмосферного воздуха в нашем городе на содержание свинца через изучение листьев деревьев, которые растут рядом со школой, у дороги в саду(табл№4)
2. Эколого-эпидемиологические заболевания населения города Махачкалы
Экологическая опасность загрязнения природной среды, стала одной из самых актуальных проблем современности. Загрязнение воздуха выбросами транспорта и промышленных предприятий, а воды и почвы тяжелыми металлами, выше предельно допустимых концентраций приводит к росту заболеваемости, особенно онкологической.
Город Махачкала – это столица и промышленный центр Республики Дагестан соответственно высоким уровнем загрязнения окружающей среды. По показателям онкозаболеваемости городского населения злокачественными новообразованиями г.Махачкала занимает ведущее место по республике.
Для создания базы данных о заболеваемости злокачественных новообразованиями по г. Махачкала использовал первичные документальные источники регистрации заболеваемости в период с 2000-2015 гг., и провела анализ структуры заболеваемости, рассчитала экстенсивные и интенсивные показатели онкозаболеваемости, стандартизованные показатели заболеваемости.
За период с 2000-2015гг. для г. Махачкалы были рассчитаны интенсивные показатели онкозаболеваемости в присчёте 100 тыс.За исследуемый период заболеваемость злокачественными новообразованиями по г. Махачкалы увеличилась в 4,9 раза.
Максимальные показатели заболеваемости злокачественных новообразованиям на100 тыс. населения за период с 2015-2020 гг. установлены для Советского района (88,2), на втором месте – Ленинский район (69,7) и самые низкие показатели имеет Кировский район (53,7). Пик заболеваемости Советского и Кировского районов отмечается в 2018г., а Ленинского – 2019 г. В половой структуре по г. Махачкалы женская заболеваемость превалирует над мужской на 9%.
Для г. Махачкалы, стандартизированный по возрасту показатель онкозаболеваемости составляет 104,49 на 100 тыс. населения. Анализ возрастной структуры заболеваемости по г. Махачкале выявил в среднем наибольший процент заболевших в возрастом промежутке от 55 до 74 лет. Данные по среднемноголетним показателям онкозаболеваемости в различных возрастных группах показывают, что риск развития злокачественных опухолей увеличивается в возрасте свыше 70 лет. Анализ экстенсивных возрастных показателей онкозаболеваемости позволяет установить, что максимальное число случаев заболеваемости приходится на возрастную группу от 65-69 лет (65,9%), минимальные – до 10 лет (39%).Среди мужского населения заболеваемость раком доминирует в группе 65-69 лет, женского – 60-64. Наименьшие показатели заболеваемости мужского населения отмечены в возрасте от 10-14 лет, среди женского – до 10 лет. Для всех районов города доминирующей является возрастная группа 65-69 лет.
Свинец является тяжелым металлом и обладает способностью к аккумуляции в организме. С 1995 года наблюдается устойчивая тенденция увеличения концентраций свинца в атмосфере г. Махачкалы, что напрямую связано с возросшим количеством автотранспорта в последние годы на территории города.
Распространенные высокие концентрации бенз(а)пирена г. Махачкалы, положительно коррелирует с высокими показателями онкозаболеваемости населения Ленинского и Советского районов города, которые характеризуются наивысшими показателями заболеваемости злокачественными новообразованиями городского населения. Для эколого-геохимического анализа почвенного покрова города было отобрано несколько смешанных проб поверхностного слоя почвы в различных районах г. Махачкалы. Почвенные пробы, отобранных близ транспортных магистралей города, не соответствуют требованиям ГОСТа. Основные промышленные предприятия г. Махачкалы расположены на территории Ленинского и Советского районов, где зафиксированы наиболее высокие показатели окнозаболеваемости населения.
Изложенные результаты данного исследования экологической ситуации г. Махачкалы РД, показывают, что уровень загрязнения окружающей природной среды здесь продолжает оставаться высоким и может влиять на рост заболеваемости злокачественными новообразованиями.
3.Методика определения ионов свинца
3.1. Методика определения ионов свинца в почве
Для исследования почвы и листьев растений на наличие ионов свинца выбрали две точки, где большое движение транспорта: территория Школы механизации у дороги. Каждое исследования проводится с тремя различными образцами.
Раствор сравнения (в нем должен присутствовать ион свинца)
Контроль (дистиллированная вода, не содержащая ионы свинца)
Исследуемый образец
Ход работы.
Сполоснуть три пробирки дистиллированной водой. Налить в каждую пробирку по 3мл. испытуемого раствора. Присутствие ионов свинца определяется в ходе качественной реакций. Для обнаружения ионов свинца используют реактивы иодид калия или сульфид натрия. Образования жёлтого или черного осадка соответственно укажет на наличие ионов свинца.
Результаты исследования. (таблица №5)
Пробы почвы, взятые в определенных точках, растопили и провели исследование на присутствие ионов свинца сульфидом натрия, полученные данные заключили в таблицу.
Вывод: по результатам исследования можно сделать вывод, что проба почвы, взятая с территории школы механизации, содержит большое количество ионов свинца.
Исследование томатов: высаживание в грунт 15 июня в 2 ряда по 1 корня, из них один корень поливали водой, а второй корень раствором нитрата свинца.
Анализ проведенного эксперимента: в ходе исследования выяснилось, что ионы свинца оказывают большое влияние на рост и развитие растений. Например, при поливе растений раствором нитрата свинца (Pb(NO3)2) наблюдалась хорошая урожайность, но плоды быстро гнили, они не успевали созревать. Так как свинец – токсичный металл, его повышенное содержание в растении пагубно сказывается на созревание плодов.
3.2 Методика определения содержания ионов свинца в листьях растений
Ход работы:
1. Собрать по 100 грамм растительной пробы листьев в четырех различных точках.
Пробы пронумеровать. Их лучше собирать в конце лета начале осени. Если исследования проб планируются провести через определенное время, то растительный материал высушивается и хранится в пакетах в сухом месте.
2. Измельчить растительную массу. Добавить 50 грамм смеси этилового спирта и воды в соответствии 1:2. Прокипятить полученную смесь в течении 5-7 минут, чтобы свинец перешел в раствор.
3. В полученный экстракт по каплям добавлять иодид калия, пока не образуется желтый осадок или сульфид натрия – образуется черный осадок.
4.Сравнивать интенсивность желтой (черной) окраски у осадка, полученного у растительных проб.
Результаты исследования: таблица №6
Для исследования взяли листья тополя, т.к. они интенсивно накапливают свинец. Пробы листьев взяли в тех же точках, где и пробы почвы:
4.Вывод
Результаты показывают, что листья тополя на оживленной автомобильной трассе содержат в себе ионы свинца. Зеленые насаждения выполняют роль своеобразных фильтров и способны очищать воздух, накапливая токсины, в том числе и ионы свинца в своих листьях. Если речь идет о растениях, которые человек употребляет в пищу, то это полезное свойство таит в себе опасность для здоровья – вредные вещества попадают в организм и приводят к развитию заболеваний.
В результате проделанной работы убедился, что наибольшее содержание ионов свинца в почве и листьях растений, взятых с территории. Школы механизации, доказало, что растения накапливают ионы свинца, тем самым очищая воздух. Исследования показали, что обстановка с загрязнением ионами свинца довольно неблагоприятно в городе, но дальнейшее увеличение автопарка приведет к большему загрязнению города.
5. Заключение
В заключении хотим дать рекомендации по защите биосферы от ионов свинца
1. Посадка зеленых насаждений вдоль дорог.
2. Замена этилированного бензина альтернативными видами топлива.
3. Запрет под угрозой применение мер административного воздействия на торговлю товаров сельскохозяйственного производства (яблоки, груши, бахчевые культуры и т.д) вдоль дорог с интенсивным транспортным движением.
Пути поступления свинца и организм детей дошкольного
возраста в г. Махачкала
Таблица №1
|
Характеристика города |
Общее поступление мкг/сут |
Пути поступления свинца в организм, % |
|||
|
С воздухом |
С питьевой водой |
С почвой и с пылью |
С продуктами питания |
||
|
Территории города с относительно низким и средним уровнем загрязнения |
23-33 |
0.3 |
1.5 |
11.3 |
86.9 |
|
Территории города с повышенным уровнем зашрязнения |
24-67 |
0.7 |
2.8 |
10.7 |
85.8 |
Зависимость здоровья человека от уровня загрязнения почвы тяжелыми металлами
Таблица №2
|
Уровень |
В почве |
Влияние на здоровье человека (Медицинская статистика) |
|
Допустимость |
Меньше 16 у.е. |
--- |
|
Умеренно |
16-32 у.е. |
Увеличение общей заболеваемости |
|
Опасный |
32-128 у.е. |
Увеличение хронической заболеваемости |
|
Чрезвычайно опасный |
128 у.е. |
Увеличение детской заболеваемости, токсикозы беременности, недоношенности, выкидыше, уродства. |
Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов в продуктов питания
Таблица № 3
|
Элементы |
ПДК в продуктах, мг/кг в сутки |
||
|
рыбных |
Мясных |
молочных |
|
|
Pb |
30-300 |
1 |
0.5 |
|
Be |
10-50 |
--- |
--- |
|
Ag |
5-10 |
--- |
--- |
|
Hg |
1-3 |
0.3-0.6 |
0.03 |
Перекресток ул. Аметхана Султана и Гамидова г. Махачкалы
Таблица 4
|
Количество автомашин (за 20 минут) |
150 штук |
|
Количество вредных (газообразных) выбросов |
Около 4л |
|
Наличие ионов свинца: - у самой дороги -в 50м от дороги -в 100м от дороги |
Черный осадок с раствором Na2S; Черный осадок; Помутнение; Не обнаруживается |
|
Запыленность: -лето |
В парке- умеренная; на перекрестке- очень сильная; |
Таблица №5
|
Образец |
Цвет |
Осадок |
Наличие ионов свинца |
|
Контрольный раствор (c Pb2+) |
прозрачный |
Черный |
присутствуют |
|
Школа механизации |
прозрачный |
Черный |
присутствуют |
|
У дороги возле школы №48 |
прозрачный |
Помутнение |
Присутствуют в незначительном количестве |
Таблица №6
|
Образец контрольного раствора (Pb2+) |
Цвет |
Осадок |
Наличие ионов свинца |
|
У дороги на ул. Кирова |
Прозрачный |
Ярко-желтый |
Присутствуют |
|
Школа механизации |
Светло-коричневый |
Небольшой желтый осадок |
Присутствуют |
|
В саду возле МОУ№ 48 |
Темно-коричневый |
Нет |
Присутствуют |
6.Использованная литература
1. Исаченко А.Г «Экологическая география России» издательство С.-Петербург
2. Грачев В.А., Гутенев В.В. «Экология города» Ростов на Дону издательство Март.
3. Белякова Т.М. И Дианова Т.М. сб. «География и окружающая среда»
4. Журнал «Химия в школе» 2011 год.
5. Аналитическая химия, 1971 год.
6. Энгельс З., Новак А. По следам элементов. // «Металлургия». Москва, 1983 год.
7. Источник интернета в свободном доступе.