XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Влияние электронных сигарет на организм человека

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Лошкарева У.А. 1

---

1МБОУ «Частинская среднея общеобразовательная школа»

Панькова С.В. 1

---

1МБОУ «Частинская среднея общеобразовательная школа»

Работа в формате PDF

1.5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

"Здоровье – не все,

но все без здоровья – ничто»

Сократ

Введение

Здоровье - важный фактор работоспособности и гармонического развития человеческого, а особенно детского организма [6].

Забота о здоровье и его укреплении является естественной потребностью культурного человека, неотъемлемым элементом его личности[12].

Здоровый человек свободный, ему подвластен мир. Он полон сил, легко строит свою жизнь по собственным планам, без оглядки на обстоятельства, а если встанут на пути трудности, то преодолевает их [13].

Человек с хорошим самочувствием, психологической устойчивостью, высокой умственной и физической работоспособностью способен активно жить, успешно преодолевать трудности [14].

Понятие здоровье в настоящее время расценивается не только как отсутствие заболеваний, болезненного состояния, физиологического дефекта, но и состояние полного социального, физического и психологического благополучия [6, 14].

Здоровье желанный гость в каждом доме. Почему же так мало здоровых людей?

Здоровье зависит от многих факторов: -биологических возможностей человека; -социальной среды; -природно-климатических условий.

Многочисленные исследования показали, что влияние экологических факторов на здоровье человека оценивается примерно в 20-25% всех воздействий, 20% составляют биологические факторы, на долю организации здравоохранение отводит 10%. 50-55% удельного веса факторов, обуславливающих здоровье населения, составляет образ жизни человека [2].

Образ жизни определяется историческим временем, уровнем развития цивилизации, особенностями культуры, а так же личными качествами – характером и волей [10].

Под образом жизни следует понимать такое поведение человека, которое направлено на сохранение и укрепление здоровья и базируется на гигиенических нормах, требованиях и правилах[12].

Здоровый образ жизни есть способ жизнедеятельности, соответствующий генетические особенности данного человека, конкретным условием жизни и направленный на формы поведения, и укрепления здоровья.

В структуре здорового образа жизни выделяют несколько факторов: - оптимальный двигательный режим; - тренировку иммунитета и закаливание; - рациональное питание; - рациональный режим жизни; - отсутствие вредных привычек; - валеологическое самообразования [5].

Одним из проявлений образа жизни являются привычки. Привычкой называют потребность человека совершать определённые действия в определённых условиях.

Все привычки имеют единую основу – динамический стереотип, поэтому их подразделяют на полезные и вредные только по отношению к определённым человеческим ценностям [4].

Одной из вредных привычек, отрицательно влияющей на здоровье человека, препятствующей достижения активного долголетия является курение.

Электронные сигареты появились на мировом рынке не так давно, но уже успели завоевать популярность, как альтернатива курению табака[18].

Вокруг электронных сигарет по сей день ходит множество слухов и споров. Пока одни комментаторы выступают за их полную безопасность, другие утверждают, что электронные сигареты способны нанести вред организму куда больший, чем обычные табачные изделия [19].

Гипотеза: жидкости для электронных сигарет и сигаретный пар оказывают отрицательное влияние на организм человека.

Цель: изучение влияния жидкостей для электронных сигарет и сигаретного пара на организм человека.

Задачи:
1. По данным литературы изучить теоретический материал о составе жидкостей для электронных сигарет и влиянии их компонентов на живые организмы.
2. Изучить влияние жидкостей для электронных сигарет на работу амилазы слюны и каталазы.
3. Изучить состав сигаретного пара.

4. Провести биотестирование жидкостей для электронных сигарет.

5. Изучить влияние сигаретного пара на работу дыхательной и сердечно - сосудистой систем с помощью пульсоксиметра.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Глава 1. Электронные сигареты

1.1. История создания электронных сигарет.

История создания электронной сигареты насчитывает уже почти 100 лет. Первым прообразом современной электронной сигареты был «электрический вапорайзер», который изобрел Джозеф Робинсон в 1927 году для вдыхания лекарственных препаратов на основе подогрева. После Д. Робинсона были зарегистрированы еще сотни патентов на подобные устройства, но широкого распространения они не получали [11].

Во второй половине XX века возросшее число исследований о вреде табакокурения продемонстрировало производителям необходимость инвестировать в разработку потенциально менее вредной системы доставки никотина. Первые разработки в этой области относятся к началу 1960-х годов, когда British American Tobacco запустил проект Ariel. Хотя конструкция была запатентована, продукт не вышел на рынок. Также изобретение первого прототипа электронной сигареты приписывают Герберту А. Гилберту, который в 1965-м запатентовал устройство, напоминающее современные электронные сигареты​​. Четырнадцать лет спустя изобретатель Фил Рэй вместе с личным врачом Норманом Якобсоном создал первую коммерческую вариацию электронной сигареты. Именно в этот период глагол vape (от англ. vapor — испарение, пар, туман) стали использовать для описания процесса потребления никотина с помощью такого устройства, но разработка не была коммерчески успешной. В течение 1980—1990-х годов ряд компаний и исследователей предлагал вариации электронных сигарет. Например, в 1985 году компания Philip Morris получила патент на сходный продукт под названием Premier, который также не был выпущен на рынок[11].

В 2000 году Всемирная Организация Здравоохранения начала активную борьбу с курением табака среди населения. 21 мая 2003 г. ВОЗ приняла «Рамочную конвенцию по борьбе против табака», которая существенно ограничила места курения, рекламу, доступность табачных изделий для несовершеннолетних и регламентирует состав и количество никотина при производстве табачных изделий. В совокупности всё это заставило транснациональные табачные компании искать альтернативы курению обычных сигарет. И в 2003 г. 5 в Китае фармацевтом Хон Лик была разработана электронная сигарета современного типа. С этого момента начался бурный рост производства электронных сигарет. Сейчас в мире существует огромное множество модификаций электронных сигарет (более 466 брендов), но принцип работы электронной сигареты остается неизменным: вместо сжигания табака происходит испарение специального раствора с последующим его вдыханием[11].

1.2. Состав жидкостей для электронных сигарет

В состав жидкости для электронных сигарет входят: пропиленгликоль, глицерин, ароматизатор, никотин и дистиллированная вода.

Пропиленгликоль является ключевым компонентом жидкости. Это многоатомный спирт, который обладает всеми свойствами спиртов. Пропиленгликоль добавляется в аромажидкость электронной сигареты для растворения в ней частиц никотина и ароматизаторов. Пропиленгликоль удерживает никотин в жидком состоянии, чтобы при нагревании он мог испаряться, а также способствует передаче вкуса и аромата жидкости.

Вторым важным компонентом жидкости для электронных сигарет является глицерин. Он представляет собой вязкую жидкость без цвета и запаха, обладающую сладким вкусом и гигроскопическими свойствами. Основной функцией глицерина в электронных сигаретах является образование пара. Однако при доминировании глицерина в жидкости ухудшается вкус и аромат. При низком содержании глицерина образуется мало пара и курение электронных сигарет становится незаметным для окружающих.

Присутствие ароматизаторов в жидкости для электронных сигарет позволяет придавать вкус и аромат пару. В качестве ароматизаторов должны использоваться пищевые ароматические вещества, сделанные из натуральных ингредиентов. Для производства ароматических добавок, разрешённых в РФ, существует специальный СанПиН, но не всегда производители придерживаются данного регламента. Ароматизаторы – необязательные компоненты, необходимы для создания аромата и вкуса.

Красители – необязательный компонент, применяются для придания цвета жидкости.

Дистиллированная вода приводит основной состав в жидкую консистенцию, пригодную для испарения. Жесткого регламента, регулирующего соотношение всех компонентов в жидкости для электронных сигарет, нет. Каждый седьмой производитель волен выбирать соотношение этих ингредиентов. Но количество содержащегося никотина должно обязательно указываться [11].

Никотин – необязательный компонент. Психоактивное вещество. Содержание никотина в электронной сигарете может варьировать от 0 до 3,6% (0–36 мг/мл). Следует учитывать, что количество никотина в одной затяжке зависит от мощности, подаваемой на испаритель. Чем большая мощность подается, тем больше генерируется пара и, соответственно, получается больше никотина в одной порции [1]. Никотин способен вызывать злокачественные опухали, провоцировать кислородное голодание. Проявляет тератогенное действие и вызывает зависимость [24].

1.3. Влияние электронных сигарет на живые организмы

Пропиленгликоль увеличивает риск распространения респираторных заболеваний в дыхательной системе. Причина – гигроскопичность, следовательно – притягивание к себе воды из тканей, создание сухости. Заложенность носа и снижение обоняния, усугубление жжения и высыпания. Метаболизм печеночный (под влиянием алкогольДГ – в лактат, далее – в ПВК); T1/2 от 1,4 до 5,6 часов, следовательно – накапливается при частом курении. Высокая осмотическая активность, опасность лактатного ацидоза (неблагоприятно влияет на водно-электролитный баланс и кислотно-щелочное равновесие соответственно). Седативный и опьяняющий эффект на ЦНС связан с индукцией синтеза гамма-аминомасляной кислоты (мощный тормозный нейромедиатор) [7]

Глицерин: активная дегидратация (причина - гигроскопичность); при постоянном курении электронных сигарет - першение в горле, повышенная сухость носоглотки. Высокая осмотическая активность. Обезвоживание кожи. Выделение акролеина [16].

При парении образуются мутагенные вещества, в частности акролеин (возникающий при нагревании глицерина, может привести к повреждению легких и способствовать болезни сердца у курильщиков) и формальдегид.

Акролеин ядовит и токсичен, обладает сильным раздражающим действием и вызывает воспаление всех слизистых оболочек [20]. Акролеин токсичен для ресничек легких и, таким образом, способствует уменьшению защиты легких от других опасных веществ [21].

Формальдегид муравьиный альдегид, официально признан канцерогеном, так как доказано, что использование формальдегида связано с повышенным риском развития онкологических заболеваний [22].

При проведении качественных и количественных исследований было обнаружено большое разнообразие химических веществ в картриджах, наполнителях и аэрозолях электронных сигарет, включая ацетальдегид, ацетон, нитрозамины, кадмий, мышьяк, фенолы, полициклические ароматические углеводороды. Они известны как опасные для здоровья вещества, патогенные эффекты которых доказаны во многих клинических исследованиях. В электронных сигаретах нашли пентабромдифениловые эфиры, необходимые для того, чтобы уберечь от горения плавящиеся элементы. Это вещество нарушают выработку гормонов щитовидной железы, в дыме обнаружено и большое количество хрома, отсутствующего в обычных сигаретах, а также цинка, свинца и никеля [1].

Пар от электронной сигареты в первую очередь действует на слизистую оболочку полости рта. В эпидемиологических исследованиях выявлено, что лишь 4–5% курильщиков в возрасте от 29 до 44 лет имеют клинически здоровый пародонт[1].

Группа ученых медицинской академии Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского в эксперименте на крысах изучали влияние безникотиновых жидкостей на живой организм и доказали крайне негативное влияние электронных сигарет на легкие. У крыс-«вейперов» обнаружились признаки воспаления в бронхах, жидкость в легочных альвеолах и отек межальвеольных перегородок. При этом на 7-е сутки эксперимента у крыс опытной группы обнаружилась дыхательная недостаточность. По сравнению с контрольной группой, показатели были хуже на 34%. На 60-й день эксперимента результат ухудшился на 39%[1].

1.4. Последствия курения электронных сигарет.

Последствия курения электронных сигарет еще мало изучены. Глицерин и пропиленгликоль, попадая в альвеолы в виде аэрозолей, способствуют разрушению сурфактанта, который обеспечивает повышение растяжимости легких и препятствует слипанию альвеол. Разрушение сурфактанта приводит к спаданию легочной ткани (ателектазу). Вследствие ателектаза соседние участки пораженного легкого подвергаются перерастяжению, что вызывает компенсаторную эмфизему. Кроме того, как показали опыты на животных, вдыхание пропиленгликоля часто вызывает раздражение глаз и кровотечение из носа. Пропиленгликоль также является стимулирующим фактором для формирования плоскоклеточной метаплазии гортани. Изучение влияния вдыхания глицерина в течение 13 недель в опытах на животных, показало, что у крыс появляется плоскоклеточная метаплазия эпителия, выстилающего основание надгортанника.

При курении электронных сигарет и нагревании испарителя свыше 500 градусов глицерин трансформируется в опаснейший канцероген - акролеин. У пользователей электронных сигарет достаточно часто встречается хронический обструктивный бронхит, который является одной из форм хронической обструктивной болезни легких. Если курение одной обычной сигареты ограничено во времени и соответственно количеству поступаемого в организм никотина, то у вэйпера время курения не ограничено, вследствие чего начинающие курильщики электронных сигарет часто попадают в больницу из-за отравления никотином. Центр по контролю и профилактике заболеваний США (CDC), подробно изучив анамнез болезни погибших вследствие курения электронных сигарет , дал название этой новой болезни - EVALI. EVALI - этоаббревиатурагде: «Е -cigarette or vaping product useassociated lung injury». В переводе на русский язык название звучит как: «Повреждение легких, связанное с употреблением электронных сигарет или продуктов вейпинга». Данное заболевание будет внесено в МКБ-11, а пока CDC рекомендует кодировать эту болезнь другими подобными заболеваниями. EVALI может отражать спектр болезненных процессов, а не один конкретный процесс. Отдельные сообщения о заболеваниях легких, связанных с курением электронных сигарет, описывают острую эозинофильную пневмонию, диффузное альвеолярное кровоизлияние, липоидную пневмонию, и респираторный бронхиолит, ассоциированный с интерстициальным заболеванием легких (рис. 1).

Рис.1. Здоровые легкие (слева) и легкие после 5 дней использования электронной сигареты.

УEVALI есть свои отличительные особенности, которые позволяют поставить диагноз - это респираторный симптом, желудочно-кишечные нарушения и конституциональные симптомы. К респираторным симптомам относят кашель, боль в груди и отдышка. Желудочно-кишечные нарушения проявляются тошнотой, болью в животе, рвотой и диареей. Конституциональные изменения - это лихорадка, озноб и потеря веса. Физикальные изменения были не у всех пострадавших: учащенное поверхностное дыхание, учащенное сердцебиение и насыщение кислородом менее 95% в покое встречались примерно у 50% госпитализированных. Лабораторные анализы показали, что у 87% пациентов лейкоцитов было более 11 000/ммЗ, у 93% - скорость оседания эритроцитов была более 30 мм/ч и у 50% отмечалось повышение печеночных трансаминаз (АЛТ и A CT). Предполагается, что в развитии EVALI может быть задействован не один механизм повреждения. Никаких доказательств инфекционной этиологии в развитии EVALI обнаружено не было.

Исследования жидкостей для электронных сигарет, используемых пациентами с EVALI. показали, что бактериального загрязнения нет. C D C еще не готовы окончательно назвать причину EVALI, но предположительно ею может являться ацетат витамина Е. Именно его присутствие было обнаружено во всех образцах жидкости, взятых из легких госпитализированных пациентов. Ацетат витамина Е может использоваться в качестве загустителя жидкости для вейпов. О пострадавших известно, что 70% из них мужчины, средний возраст - 24 года. Усредненно, с момента начала использования вэйпа до момента ухудшения состояния здоровья проходило около трех месяцев [11].

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Объекты исследования

Для изучения влияния жидкостей для электронных сигарет на организм человека были куплены четыре вида жидкостей для электронных сигарет (рис.2). Данные состава жидкостей для электронных сигарет приведены в таблице 1.

Таблица 1

Состав жидкостей для электронных сигарет

Рис. 2. Жидкости для электронных сигарет

Глава 2. Изучение активности каталазы

Активность каталазы измеряется манометрическим методом, который основан на измерении объема кислорода, выделившегося при воздействии фермента на субстрат.

2.1. Методика получение ферментной вытяжки каталазы из клубней картофеля.

Приготовить навеску 1г очищенного клубня картофеля и тщательно растереть в охлажденной льдом ступке, добавить 0,3г мела и 5-10 мл дистиллированной охлажденной воды. Затем полученный гомогенат ткани разбавить охлажденной дистиллированной водой из расчета 30-50 мл на 1г картофеля. Полученный раствор (ферментную вытяжку) после отстаивания слить для отделения от растительных остатков, измерить объем в мерной посуде и хранить в стеклянном стаканчике или колбе на холоде [3].

2.2. Методика измерения активности каталазы.

Для определения активности каталазы пользуются прибором, который состоит из каталазника 1, бюретки 5 на 50 мл и стеклянной груши 4 или воронки, соединенных каучуковыми трубками и стеклянным тройником 2. Каучуковая трубка на свободном конце тройника снабжена зажимом 3. В штативе закреплена бюретка и стеклянная груша 4. Их заполняют дистиллированной водой до половины объема (рис. 3,4).

Рис. 3. Прибор для определения активности каталазы

Рис. 4. Прибор для определения активности каталазы

В одно колено каталазника поместить 3 мл ферментной вытяжки, а в другое 3 мл раствора перекиси водорода (субстрата). Присоединить каталазник к прибору, установить нулевую точку жидкости в бюретке. Быстро слить и перемешать растворы в одном из колен каталазника и через определенное время (через каждую минуту или 5 мин) отмечать объем кислорода, который выделяется в процессе ферментативной реакции. Активность фермента выразить в объеме кислорода (мл), выделившегося за 1 мин (5 мин), в расчете на 1г сырой растительной ткани по формуле:

Объем О_{2 *} общий объем ферментативной вытяжки (мл)

А= ----------------------------------------------------------------------------

Время (мин) _* объем ферментативной пробы (3мл)

Добавить в одно из колен каталазника 1мл того или иного ингибитора непосредственно перед перемешиванием перечисленных выше растворов (опытные пробы).

Ферментативную активность нужно сравнивать с контрольными пробами, в которые вместо растворов солей-ингибиторов добавляется 1 мл дистиллированной воды, чтобы общие объемы проб контроля и опыта были одинаковыми [3].

2.3. Изучение активности каталазы в присутствии жидкостей для электронных сигарет

2.3.1. Получение ферментной вытяжки каталазы из клубней картофеля.

Взвешивала 1г очищенного клубня картофеля.

Тщательно растирала навеску в охлажденной снегом ступке (рис. 5).

Рис. 5. Измельчение навески клубня картофеля

Добавляла 0,3г мела и 10 мл дистиллированной охлажденной воды (рис. 6).

Рис. 6. Добавление дистиллированной воды

Затем полученный гомогенат ткани разбавляла 60мл охлажденной дистиллированной воды. Полученный раствор (ферментную вытяжку) после отстаивания сливала для отделения от растительных остатков, измеряла объём и хранила в стеклянном стаканчике в снегу.

2.3.2. Изучение активности каталазы в присутствии жидкостей для электронных сигарет

Для исследования собрала прибор. В одно колено каталазника пипеткой наливала 3 мл ферментной вытяжки (рис.7).

Рис. 7. Отбор ферментативной вытяжки каталазы из клубней картофеля

В другое колено каталазника наливала 3 мл раствора перекиси водорода (субстрата) (рис. 8).

Рис. 8. Отбор перекиси водорода для исследований

Добавляла в контрольный 1мл дистиллированной воды, а в опытные жидкости для электронных сигарет (рис. 9).

Рис. 9. Добавление к перекиси водорода жидкости для электронных сигарет.

Присоединяла каталазник к прибору, устанавливала нулевую точку жидкости в бюретке. Быстро сливала и перемешивала растворы в одном из колен каталазника. Через 3 мин отмечала объем кислорода, который выделяется в процессе ферментативной реакции (рис. 10).

Рис.10. Присоединение каталазника к прибору

Активность фермента рассчитала по формуле:

Объем О_{2 *} общий объем ферментной вытяжки (мл)

А= ----------------------------------------------------------------------------

Время (мин) _* объем ферментной пробы (мл)

Исследована активность каталазы в присутствии 4 жидкостей для электронных сигарет. Данные приведены в таблице 2, 3.

Таблица 2

Активность каталазы в присутствии жидкостей для электронных сигарет

Таблица 3

Влияние на активность каталазы жидкостей для электронных сигарет

Проведённое исследование показало: сильно подавляет активность каталазы жидкость образец 4 на 42%, очень сильно подавляют активность каталазы жидкости для электронных сигарет образец 3, образец 1, образец 2 на 52%, 61%, 70% соответственно.

Глава 3.Статистическая обработка материалов

С каждым видом жидкостей для электронных сигарет и в контроле проводили три повторности и получили три показателя. Эти показатели обработали статистически, получили среднее арифметическое (i стандартное отклонение от среднего арифметического) х±т

Среднее арифметическое считали по формуле:

Для определения «ошибки» среднего арифметического (т) определяли дисперсию (S²)и среднее квадратичное отклонение (S). Дисперсию счи­тали по формуле:

«Ошибку» среднего арифметического определяли по формуле:

[8].

Данные приведены в таблице 4.

Таблица 4

Статистическая обработка результатов определения активности каталазы в присутствии жидкостей для электронных сигарет

Статистическая обработка результатов исследований показала, что ошибка составляет от 2.3% до 20.8%, следовательно активность каталазы в присутствии жидкостей для электронных сигарет определена достаточно точно.

Глава 4.Изучение влияния жидкостей для электронных сигарет на работу амилазы слюны

4.1. Методика исследования

4.1.1. Приготовление раствора амилазы слюны.

Собрать 2мл слюны и прилить дистиллированной воды до 10мл.

4.1.2. Приготовление раствора крахмала.

¼ чайной ложки пищеварительного крахмала взболтать в небольшом количестве холодной воды и добавить его в 100 мл воды, доведенной до кипения, хорошо размешать и охладить.

4.1.3. Приготовление раствора йода.

Аптечный 5% спиртовой раствор йода (йодированная настойка) разбавить в 20 раз дистиллированной воды.

4.1.4. Исследование активности амилазы слюны в присутствии жидкостей для электронных сигарет

Взять две пробирки, нанести на них через два сантиметра три метки. В пробирку (контрольную) последовательно налить до первой метки раствор амилазы слюны (рис. 11), до второй метки - воду, до третьей - раствор крахмала (рис. 12).

Рис. 11. Раствор амилазы слюны

Рис.12.Добавление раствора крахмала

Во вторую пробирку (опытную) налить до первой метки раствор амилазы слюны, до второй – жидкостей для электронных сигарет (рис. 13), до третьей – раствор крахмала. Содержимое пробирок перемешать. Пробирки оставить в штативе на 20 минут при комнатной температуре. По истечению времени в обе пробирки добавить по две капли раствора йода. Раствор перемешать. Если амилаза активна, все гликозидные связи крахмала будут разрушены и полученный гидролизат не будет давать синего окрашивания с раствором йода (рис. 14).

Рис. 23. Добавление жидкости для электронных сигарет

Рис. 34. Отсутсвие окраски гидролизата в контроле №5

Если окраска станет светло-синего или красно-бурого цвета, то произошло частичное расщепление крахмала (рис. 15), а если окраска стала синей, то крахмал не подвергся гидролизу, значит, амилаза не активна (рис.15,16) [15].

Рис. 15. Светло-синий раствор гидролизата

Рис. 15, 16. Синяя окраска гидролизата

4.2.Исследование активности амилазы слюны в присутствии жидкостей для электронных сигарет.

Согласно выше изложенной методике исследована активность амилазы слюны в присутствии четырех жидкостей для электронных сигарет: Вишнвый йогурт, Ледяная вишня, Ледяной гранат, Cinnabon. Данные приведены в таблице 3.

Таблице 3

Влияние жидкостей для электронных сигарет на работу амилазы слюны

Проведенное исследование показало, что все жидкости для электронных сигарет инактивируют амилазу слюны, то есть влияют на нормальную работу этого фермента.

Глава 5. Изучение состава сигаретного пара

5.1. Методика извлечения веществ сигаретного пара

Собирается прибор (рис 17). Сигарету, соединённую резиновым шлангом с одной из двух стеклянных трубок, вставленных в коническую колбу, наполненную ватой. Вторая трубка таким же образом соединена с резиновой грушей. Груша с колбой имитируют работу лёгких: воздух, содержащий сигаретный пар от электронной сигареты, проходит через вату (рис.18, 19) [17].

Рис. 17. Прибор для собирания продуктов парения

Рис. 18. Процесс собирания пара от электронной сигареты

Рис. 19. Колба, наполненная паром

5.2. Обнаружение восстановителей в сигаретном паре

Исследования проводились с одноразовой электронной сигаретой mist plus, производитель: Nihui Co.Ltd. В составе растительный глицерин, никотин, пищевой пропиленгликоль , ароматизаторы (рис.20).

Рис. 20. Одноразовая электронная сигарета

5.2.1. Методика определения восстановителей в сигаретном паре

В сигаретном паре содержатся восстановители, обладающие высокой токсичностью и раздражающим действием, по данным литературы - это акролеин, формальдегид. В колбу налить раствор перманганата калия, через раствор пропустить пар от электронных сигарет. Наблюдается обесцвечивание раствора и выпадение бурого осадка оксида марганца (IV), из-за восстановления перманганата калия веществами, содержащимися сигаретном паре [17].

5.2.2. Определение восстановителей в растворе сигаретного пара.

В колбу наливала 50 мл раствор перманганата калия (рис.21)

Рис.21. Раствор перманганата калия

Колбу два раза заполняла сигаретным паром (рис.22). Содержимое перемешивала.

Рис.22. Наполнение колбы с перманганатом калия сигаретным паром

В колбе наблюдала обесцвечивание раствора перманганата калия и выпадение бурого осадка оксида марганца (IV) (рис.23). Что свидетельствует о присутствии восстановителей.

Рис.23. обесцвечивание раствора перманганата калия и выпадение бурого осадка оксида марганца (IV)

5.3. Определение продуктов парения, собранных на ватке и на стенках колбы.

5.3.1. Методика определения многоатомных спиртов.

Предварительно смешивают раствор меди (II) сульфата со щелочью, в результате выпадает голубой осадок. При добавлении к нему нескольких капель многоатомного спирта осадок растворяется с образованием ярко-синего раствора [25].

5.3.2. Определение продуктов парения, собранных на ватке и на стенках колбы.

Вид колбы по окончании эксперимента, на стенках виден белый налёт (рис.24).

Рис.24. Вид колбы после выкуривания электронной сигареты.

Ватку, на которой собирали продукты парения, переносила стакан и заливала 50 мл дистиллированной воды, настаивала 20 минут (рис.25)

Рис. 25. Ватка, на которую собирали продукты парения

Затем провела смывание продуктов парения со стенок колбы (рис.26).

Рис.26. Раствор продуктов парения со стенок колбы

В дальнейшем в веществах, осевших на ватке и смытых со стенок колбы, обнаружила восстановители и многоатомные спирты (рис. 27, 28,29).

Рис. 27. Определение наличия восстановителей среди веществ, собранных на ватке

Рис. 28. Определение наличия восстановителей среди веществ, смытых со стенок колбы

Рис. 29. Определение наличия многоатомных спиртов в продуктах парения

В ходе исследования в продуктах парения, которые проходят через все органы дыхательной системы, обнаружены восстановители и многоатомные спирты.

Глава 6. Биотестирование

Под биотестированием обычно понимают процедуру установления токсичности седы с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функции организма.

Достоинство этого метода заключается в том, что при его низкой себестоимости:

1. Появляется возможность оценить исследуемый образец непосредственно по реакции на него живого организма;

2. Дать комплексную оценку состояния окружающей среды при наличии в ней двух и более загрязнения.

3. Метод биотестирования не отменяет инструментальные исследования, а дополняет их, позволяя проводить экологически мониторинг наиболее полно и достоверно, показывая реальное состояние окружающей среды, как в данный момент времени, так и в динамике.

Благодаря простоте, оперативности и доступности биотестирование получило широкое признание во всём мире, и его всё чаще используют наряду с методами аналитической химий [9].

6.1. Методика биотестирования.

Приготовить пластиковые контейнеры. Наполнить контейнеры почвой.

Посеять семена, хорошо полить.

Контейнеры поставить на хорошо освещённый подоконник.

Вести наблюдения за семенами примерно 7-9 дней [9].

6.2. Биотестирование жидкостей для электронных сигарет

Приготовили 5 пластиковых контейнера. Контейнеры заполнили почкой и посеяли семена редиса (тест-объект) по 10 штук (рис.30).

Рис. 30. Заполнение контейнеров почвой и посев семян

Семена полили в опытных контейнерах растворами жидкости для электронных сигарет, в контроле водой. Контейнеры поставили на подоконник (рис.31).

Рис. 31. Готовые для биотестирования контейнеры

Подсчет проросших семян проводили через 7 дней (рис. 16, 17). Данные наблюдений приведены в таблице № 7.

Таблица 7

Биотестирование жидкостей для электронных сигарет

Проведенные исследования показали, что самые благоприятные условия для прорастания семян в почве политой водой (контроль). Все семена редиса взошли (100%) (рис.32)

Рис.32 Проросшие семена в контроле

Жидкости для электронных сигарет вещества, неблагоприятно влияющие на прорастание семян, всхожесть составила от 40% до 60% (рис.33,34)

Рис.33.Всходыс жидкостью Рис.34.Всходыс жидкостью

Образец 1 Образец 3

Глава 7. Изучение влияния сигаретного пара на работу дыхательной и сердечно - сосудистой систем с помощью пульсоксиметра.

Оксигенация — степень насыщения (сатурации) крови кислородом, это важный индикатор состояния дыхательной функции и общего физического состояния человека. Обозначается она как SpO₂[23].

Для изучения влияния сигаретного пара на работу дыхательной и сердечно – сосудистой систем был проведён эксперимент с добровольцами:

- мужчина пятидесяти лет стаж курения более двадцати пяти лет;

- женщина сорока восьми лет некурящая;

- девушка двадцати трёх лет, курящая электронные сигареты.

Участникам эксперимента предлагалось с помощью пульсоксиметра измерить сатурацию и пульс до курения электронной сигареты и после курения.

У мужчины сатурация и пульс до курения 99% и 181 соответственно. После курения сатурация 94% и пульс 144 (рис.35,36)

У женщины сатурация и пульс до курения 99% и 77 соответственно (рис.37). После курения сатурация 96% и пульс 83 (рис. 38)

Рис. 37. Сатурация и пульс женщины Рис. 38. Сатурация и пульс женщины

до курения после курения

У девушки сатурация и пульс до курения 99% и 97 соответственно (рис.39). После курения сатурация 96% и пульс 101 (рис.40)

Рис.39. Сатурация и пульс девушки Рис.39. Сатурация и пульс девушки

до курения после курения

Проведённое исследование показало, после курения электронных сигарет у всех добровольцев независимо от возраста и стажа курения сатурация (степень насыщения крови кислородом) снижается, а пульс увеличивается у участвующих в эксперименте женщин.

Выводы

1. В состав жидкости для электронных сигарет входят: пропиленгликоль, глицерин, ароматизатор, никотин и дистиллированная вода.Пропиленгликоль увеличивает риск распространения респираторных заболеваний. Глицерин вызывает першение в горле, повышает сухость носоглотки. Никотин способен вызывать злокачественные опухали, провоцировать кислородное голодание. Проявляет тератогенное действие. При парении образуются мутагенные вещества - акролеини формальдегид.

2.В процессе изучения влияния жидкостей для электронных сигарет на работу ферментов получили следующие результаты:

- все жидкости для электронных сигарет инактивируют амилазу слюны, то есть влияют на нормальную работу этого фермента;

- сильно подавляет активность каталазы жидкость образец 4, очень сильно подавляют активность каталазы жидкости для электронных сигарет образец 3, образец 1, образец 2– активность каталазы 52%, 61%,70% соответственно.

3. В продуктах парения обнаружены восстановители и многоатомные спирты.

4. Проведённое биотестирование показало, что самые благоприятные условия для прорастания семян в почве политой водой (контроль). Все семена редиса взошли (100%), жидкости для электронных сигарет содержат вещества, неблагоприятно влияющие на прорастание семян, всхожесть составила от 40% до 60%.

5. В процессе курения электронных сигарет снижается степень насыщения (сатурации) крови кислородом, а частота сердечных сокращений выше нормы.

Таким образом, гипотеза подтверждается, жидкости для электронных сигарет и сигаретный пар отрицательно влияют на организм человека.

Литература

1.  Алехина А.В., Честных Е.В., Карташева Ю.К., Курицына И.Ю. Электронные сигареты: потенциальные выгоды и риски использования (обзор литературы).//Вехневолжский медицинский журнал.- 2018.-Т.17, вып.4

2. Ашихмина Т.Я. – Школьный экологический мониторинг, ”Агар”, ”Рандеву-АМ”,2000.

3. Высоцкая М.В. Экология. Элективные курсы. Издательство «Учитель», 2008

4. Запорожченко В.Г. – Образ жизни и вредные привычки, М.:”Медицина”,1984.

5. Колесников С.И. – Экология, Ростов-на-Дону: ”Феникс”,2003

6. Коростелёв Н.Б. – Воспитание здорового школьника. М.:”Просвещение ”,1986

7. Куценко, С. А. Основы токсикологии / С. А. Куценко. СПб., 2002 г.

8. Левинова В.Ф., Г.А.Иванова, А.В.Хлебников «Вопросы рационального использования и сырьевая база лекарственных растений России»: Учебное пособие по фармакогнозии - Пермь. -2006

9. Лыгин С.А, Пурина Е.С., Хазимуллина Ю.Ф. К реализации практико-ориентированного проекта.// Химия в школе.– 2014.–№5

10. Мамедов Н.М. – Экология учебное пособие, М.:”Школа-Пресс”,1996

11. Мамченко М.М., Скворцова Е.С.. Электронные сигаретыв современном мире. /Информационно-просветительская брошюра, М.: Риоцнииоммире РФ, -2019.-20с.

12. Марков В.В. основы здорового образа жизни и профилактика болезней: Учеб. Пособие для студ. высш.пед. учеб. заведений. – М.:Издательский центр «Академия», 2001. – 320 с.

13. Шаталова Г. – Выбор пути, М.:”Елен и Ко”,1996

14. Реймерс Н.Ф. – Основные биологические понятия и термины, М.:”Просвещение ”,1988

15. Северюхина Т.В. Старые опыты с новым содержанием. //Химия в школе. -1999. -№2.

16. Справочник химика: - [Электронный ресурс]. - Адрес ресурса: http://chem21.info/page/237141091094201188104231173217104070110155168011/.

17. Яковшин Л.А. – Химические опыты с сигаретами.//Химия в школе.- 2006. -№6.ст.66-67

18. https://medaboutme.ru/articles/zhech_elektrichestvo_vredny_li_elektronnye_sigarety/

19. https://megapteka.ru/specials/elektronnye-sigarety-kakie-272

20. https://cyberleninka.ru/article/n/akrolein-i-ego-vozdeystvie-na-cheloveka-i-okruzhayuschuyu-sredu

21. https://kpfu.ru/portal/docs/F2068172875/165_2_est_2.pdf

22. https://eduherald.ru/ru/article/view?id=11900

23. http://www.crkb.ru/news/o-saturacii-krovi.html

24. https://verimed.ru/articles/kurenie/vliyanie-nikotina-na-organizm-cheloveka/

25. https://studfile.net/preview/6051430/page:5/