XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Вейп-искусно скрытая угроза
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность:
Электронные сигареты - это очень популярная альтернатива обыкновенным сигаретам, которые стали популярны из-за своего безобидного вида.
Также их популярность обусловлена якобы безобидным содержанием, который менее вредный, нежели обычные сигареты. Электронные сигареты очень распространены у нынешней молодежи, но и взрослые тоже покупают их, чтобы утолить потребность в курении.
Их пропагандировали как безопасную альтернативу привычным никотиновым сигаретам. Устройства могут быть разного дизайна и размера: в виде коробочек с трубкой-насадкой или длинных цилиндров. Помимо электронных сигарет и мини-кальянов, продаются жидкости для заправки вейпов с различными ароматическими свойствами. Их огромное множество; встречаются вишня, кофе, лимон, мармелад, банановый мусс, клубника со сливками и даже печенье с лимоном и ванильным кремом. Электронных сигарет очень большое разнообразие, но заключаются они все в одном механизме, просто меняют вкус жидкости.
Некоторые люди покупая электронные сигареты, пытаются утолить свои потребности в курении, замещая их более новым способом. Другие же утверждают, что при курении электронных сигарет они отучаются от никотиновой зависимости в бумажных сигаретах, переходя на более безобидную альтернативу.
Проблема:
В наше время курящий подросток явление очень частое. Но
появляются электронные сигареты, которые, по словам производителей
практически безвредная альтернатива курению, или даже способ бросить
курить, наносящих скрытую угрозу, здоровью подростков.
Цель:
Изучение качественного состава паров вейпа и влияние на организм и генетику человека.
Задачи:
Изучить информацию о составе вейпа и вреде его паров.
Проведение анонимного социального опроса среди студентов первого курса.
Провести практическое исследование влияния паров вейпа на живые клетки.
Методы исследования:
Химический эксперимент, анкетирование, анализ литературных источников
Гипотеза:
«Безвредные электронные сигареты» правда-ли такие безопасные или все-таки таится в них «Скрытая угроза»?
Объект исследования:
Электронные сигареты.
Предмет исследования:
Влияние химического состава (жидкости) электронных сигарет на здоровье подрастающего поколения.
Практическая значимость:
Составление буклетов с разъяснениями для обучающихся и проведение бесед.
Методы исследования:
Социологический опрос
Эксперимент:
Теоретическое исследование, анализ и обработка литературных и интернет-ресурсов.
Этапы исследования:
Изучение литературных источников по данной теме
Анкетирование
Химические опыты
-
-
История появления электронных сигарет
-
Самое первое упоминание об электронной сигарете можно отнести к американскому изобретателю Герберту А. Гилберту, который в 1963 году запатентовал "бездымную бестабачную сигарету", цель изобретение - "замена горения табака и бумаги, влажным, приправленным ароматом воздухом". Это устройство производило ароматизированный пар с нулевым содержанием никотина. Патент был выдан в 1965 году и можно смело говорить, что изобретение Гилберта опередило время. На его изобретение просто не было спроса, а прототипы, которые он создавал, не получали достаточно внимания, потому что в то время курение сигарет было еще модно и всё ещё считалось безопасным. Как сказал Гилберт в 2013 году, сегодняшние электрические сигареты следуют основным принципам, изложенным в его первоначальном патенте. Но изобретение современной электронной сигареты приписывают Хону Лику, китайскому фармацевту и изобретателю, который работал научным фармацевтом для компании, производящей продукцию из женьшеня. Лик бросил курить после того, как его отец, также заядлый курильщик, умер от рака легких. В 2001 году, Лик задумался об использовании высоких частот, пьезоэлектрических ультразвуковых элементов, чтобы вызывать испарение находящейся под давлением жидкости, содержащей никотин. Его конструкция создавала первый, подобный сигаретному дыму пар. Лик утверждал, что с помощью резистивного нагрева он может получить лучшие результаты, трудность заключается в том, что ему требовалось уменьшить размеры устройства до достаточно небольшого размера. И именно изобретение Лика было призвано стать альтернативой курению.
Хон Лик зарегистрировал патент на современный дизайн электронной сигареты в 2003 году, и впервые электронная сигарета была представлена на китайском внутреннем рынке в 2004 году. Электронные сигареты вышли на европейский рынок и рынок США в 2006 и 2007 годах соответственно. Компания, которая работала с Ликом, Golden Dragon Holdings, зарегистрировала международный патент на электронные сигареты в ноябре 2007 года и изменила свое название на Руян (如烟, буквально "Похожий на курение") чуть позже в том же месяце, и начала экспортировать свою продукцию. Многие американские и китайские производители просто скопировали идею Лика и поэтому Лик не смог получить большое количество вознаграждений, на которые имел абсолютно законное право рассчитывать (хотя некоторые американские производители компенсировали незаконное использование патента после судебных исков).
2. Состав электронных сигарет
Жидкость для электронных сигарет состоит из:
-
Глицерина
-
Этиленгликоля (пропиленгликоля)
-
Ароматизаторов
-
Никотина
Глицерин в жидкостях для электронных сигарет
Глицерин выглядит как прозрачная жидкость, имеющая высокую вязкость. Имеет чуть сладковатый вкус, о чём свидетельствует его название (от греч. гликос – сладкий). По химическим характеристикам глицерин – простейший трёхатомный спирт, который впервые получил Карл Шееле в 1779 путём омыления жиров (calorizator).
Глицерин входит в состав медицинских препаратов, снижающих внутричерепное давление, его используют для внутривенных инъекций при некоторых операциях. Е422 может вызвать обезвоживание организма, при неконтролируемом приёме, поэтому категорическими противопоказаниями к использованию Е422 служат заболевания почек и проблемы с кровообращением. В остальных случаях Е422 не считается опасным, при условии соблюдения правил и норм применения пищевой добавки.
В составе жидкости он обозначается как VG (Vegetable Glycerin), что переводится как пищевой глицерин. Пищевой, потому что активно используется в пищевой промышленности. Например, в хлеб его добавляют, чтобы он не пересыхал; в шоколадных батончиках глицерин выступает в качестве загустителя; а в алкогольных напитках глицерин позволяет смягчить резкий вкус.
Для стандартной заправки электронных сигарет применяют овощной глицерин, смягчающий вкусовые характеристики и придающий им сладковатый оттенок.
Глицерин в жижах для электронных сигарет может быть вреден для здоровья человека по нескольким причинам:
-
Глицерин гигроскопичен, а потому впитывает в себя воду и удерживает ее, что приводит к обезвоживанию слизистых оболочек рта, горла и легких. Это может вызывать сухость, раздражение, кашель и даже ухудшение обмена газов в легких. Именно поэтому при парении периодически хочется попить водички;
-
При слишком высоких температурах нагрева VG может разлагаться на токсичные вещества, такие как формальдегид, акролеин и диацетил. Они способны повреждать клетки легочной ткани, вызывая воспаление, отек, фиброз и даже рак. Однако чтобы достичь такого эффекта, понадобится нагреть глицерин до температуры кипения (280 градусов Цельсия), чего при правильном использовании электронной сигареты сделать не получится;
-
Глицерин может способствовать росту бактериальных биопленок во рту и на зубах, что увеличивает риск кариеса, пародонтита и других заболеваний полости рта;
-
VG может взаимодействовать с другими компонентами жидкости для электронных сигарет и усиливать их негативное влияние на организм. Например, никотин повышает артериальное давление и частоту сердечных сокращений, а ароматизаторы вызывают аллергию у некоторых людей.
Этиленгликоль и пропиленгликоль в жидкостях для электронных сигарет
В составе жидкости он обозначается как PG (Propylene Glycol). Это тоже пищевая добавка, которая по своей консистенции похожа на глицерин. Пропиленгликоль тоже позволяет удерживать влагу в продуктах. Этиленгликоль вещество оказывает раздражающее воздействие на глаза и дыхательные пути. Вещество может оказать воздействие на почки, центральную нервную систему и кислотно-щелочной баланс. Может привести к почечной недостаточности, повреждению мозга и метаболическому ацидозу.
В жидкости для электронных сигарет пропиленгликоль выполняет 2 очень важные функции:
1 - Впитывает в себя ароматы и смешивается с другими компонентами жидкости.
2 - Разжижает жидкость для электронных сигарет. Это необходимо для того, чтобы не самые мощные устройства без проблем испаряли жидкость и не "плевались".
Ароматизаторы и никотин
В жидкостях для электронных сигарет используют те же ароматизаторы.
Пищевой ароматизатор — это специальная добавка, насыщающая продукт тем или иным новым вкусом или усиливающая уже имеющийся. Свежие продукты обладают своим выраженным естественным вкусом и ароматом, который утрачивается в процессе их промышленной переработки. Именно для восполнения вкусовых качеств продуктов и используются такие специальные вещества. Однако, как говорится, ароматизаторы ароматизаторам рознь.
Сегодня существуют различные виды пищевых добавок, отличающиеся областью применения, стоимостью, технологией производства и уровнем вреда для здоровья человека, употребляющего их в пищу регулярно.
Общепринятая классификация пищевых ароматизаторов предлагает их делить на «натуральные», «идентичные натуральным» и «искусственные». Рассмотрим подробнее каждый из них:
-
Ароматизаторы, идентичные натуральным — вещества, обладающие тем же составом, что и натуральные добавки, но полученные не физическим путем, а в лабораторных условиях. Их разработкой занимаются флейвористы. Например, чтобы получить ароматизатор клюквы, идентичный натуральному, специалисты используют масло апельсина, бука и лаванды. В результате получается натуральный ароматизатор, по своим свойствам идентичный выбранному аналогу, но не имеющий с ним ничего общего.
-
Искусственные ароматизаторы — добавки, представляющие собой вкусоароматические соединения, полученные в лабораторных условиях. Как правило, вкусы и ароматы продуктов, приготовленных с использованием таких веществ, не имеют аналогов в природе.
Уже из перечисленных выше определений становится понятно, что абсолютно безопасными для здоровья человека могут быть только те пищевые добавки, которые получены из натурального сырья. Например, натуральный ароматизатор лука может производиться путем выпаривания (дистилляции) сока, выжатого из овоща, а клубничный ароматизатор изготавливается с помощью прессования свежих ягод. Такие добавки не вредны, но и не выгодны для пищевой промышленности. Цены натуральных ароматизаторов очень высоки.
Входят ароматизаторы в пятерку наиболее мощных аллергенов. К аллергическим реакциям могут относиться головные боли и мигрени, проблемы с дыханием, раздражение пазух носа и не только. Ароматические соединения могут также стать причиной возникновения контактного дерматита.
Никотин (от лат. Nicotiána — табак) — токсичный алкалоид пиридинового ряда, содержащийся в растениях семейства паслёновых (Solanaceae), преимущественно в листьях и стеблях табака (концентрация в сухом от 0,3 до 5 % по массе), махорки (2-14 %), в меньших количествах — в томатах, картофеле, баклажанах, зелёном перце. Никотиновые алкалоиды (анабазин и др.) также присутствуют в листьях коки. Биосинтез никотина происходит в корнях, а накапливание никотина — в листьях. Никотин является токсичным для некоторых насекомых.
Негативное воздействие никотин также оказывает и на нервную систему, вызывая возникновение зависимости. Частое употребление никотина приводит к нарушению работы головного мозга, снижает концентрацию внимания, память и мыслительные способности.
Никотин является одной из причин развития различных видов рака. Он содержится в табаке, который при курении проходит через дыхательные пути и попадает в легкие. Это может привести к развитию рака легких, гортани, пищевода и других органов.
-
Литературный анализ воздействия компонентов на организм человека
Влияние на дыхательную систему.
Одной из наиболее изученных областей влияния электронных сигарет на организм является их воздействие на дыхательную систему. Исследования показывают, что при использовании электронных сигарет могут возникать воспалительные реакции в легких, повреждение клеток и ухудшение функции дыхательной системы. Это может привести к развитию различных респираторных заболеваний, таких как бронхит, астма и пневмония. Также стоит отметить, что некоторые исследования связывают использование электронных сигарет с возрастанием риска развития хронических легочных заболеваний, таких как хроническая обструктивная болезнь легких.
Влияние на сердечно-сосудистую систему.
Электронные сигареты также могут оказывать воздействие на сердечно-сосудистую систему. Некоторые исследования указывают на то, что использование электронных сигарет может повысить артериальное давление и сердечный ритм, а также способствовать образованию кровных сгустков. Это может увеличить риск развития сердечно-сосудистых заболеваний, таких как сердечная недостаточность, инсульт и сердечный приступ.
Влияние на мозг и нервную систему.
Мозг и нервная система также подвержены воздействию электронных сигарет. Никотин, содержащийся в электронных сигаретах, является наркотическим веществом, которое оказывает влияние на функционирование мозга. Постоянное употребление никотина может приводить к зависимости и изменениям в мозговой химии. Это может повлиять на память, концентрацию, когнитивные функции и поведение. Особенно важно отметить, что у подростков и молодых людей, мозг находится в стадии активного развития, и воздействие никотина может иметь особенно негативные последствия.
Общее влияние на здоровье.
Помимо воздействия на конкретные органы и системы, использование электронных сигарет также может оказывать общее влияние на здоровье человека. Исследования связывают использование электронных сигарет с ухудшением общего состояния здоровья, повышенным риском развития инфекций дыхательных путей, снижением иммунитета и даже повышенной смертности.
-
Практическая часть
Экспериментальная часть
Опыт 1. Определение многоатомных спиртов в смеси
Методика опыта:
К свежеприготовленному гидроксиду меди Сu(OH)2 прилить смесь из электронной сигареты. Появляется ярко-синее окрашивание глицерата меди.
Вывод: глицерин в смеси присутствует.
Подобная качественная реакция характерна для всех многоатомных спиртов. Поэтому по данной реакции можно судить и о присутствии в смеси этиленгликоля и пропиленгликоля.
Приложение 1.
Опыт 2. Определение действия смеси электронных сигарет на животный белок
Методика опыта:
К белку куриного белка прилили смесь компонентов электронной сигареты. Смесь интенсивно встряхнули.
Произошла денатурация белка. Белок потерял свои нативные свойства.
Вывод: смесь электронной сигареты денатурировала животный белок.
Приложение 2.
Опыт 3. Определение реакции среды в растворе никотиновой жидкости для электронной сигареты
Методика: В пробирку наливаем жидкость электронных сигарет и индикатор метилоранж. Индикатор из оранжевого превратился в желтый.
Вывод: В растворе присутствует слабо щелочная среда.
-
Выводы к экспериментальной части
Все заявленные производителями вещества нами в растворе никотиновой жидкости для электронных сигарет обнаружены и определены с помощью качественных химических реакций. Кроме того, следует помнить, что термическое разложение пропиленгликоля и глицерина, содержащихся в составе жидкости для заправки сигареты, приводит к высвобождению токсичных веществ — акролеина и формальдегида.
Акролеин((лат. acris - острый, едкий + oleum - масло)акриловый альдегид, пропеналь) ядовит и токсичен, обладает сильным раздражающим действием и вызывает воспаление всех слизистых оболочек.
Длительное вдыхание паров формальдегида чревато поражением бронхолегочной системы, развитием аллергических реакций, злокачественных опухолей, кожных заболеваний, мутационных процессов. Без видимой причины может наблюдаться постоянный кашель, головные боли, слезоточивость, хроническая усталость.
Влияние вейпа на генетику человека
Ученые из Медицинской школы Кека Американского университета выявили, что повреждения ДНК от употребления вейпов сопоставимо по эффекту с традиционными сигаретами. Результаты исследования опубликованы в журнале Nicotine & Tobacco Research.
Повреждение ДНК эпителиальных клеток полости рта является ранним изменением, которое связывают с повышенным риском многих видов хронических заболеваний, включая рак и воспалительные процессы.
Оказалось, что у вейперов и обычных курильщиков уровни повреждения ДНК в 2,6 и 2,2 раза больше, чем у некурящих, соответственно. Самый высокий уровень нарушений был у вейперов, которые использовали pods, а затем у тех, кто использовал mods. Вейпы со сладким вкусом были связаны с самым выраженным повреждением ДНК, чуть менее — у вкуса мяты или ментола, а также фруктов. Причем чем больше пользователи электронных сигарет их употребляли, тем больше повреждений ДНК происходило в их клетках полости рта. Авторы отмечают, что у курильщиков наблюдается схожая ситуация.
-
Анкетирование студентов
В ходе изучения данной темы, был проведён анонимный социологический опрос путем анкетирования студентов 1-х курсов АНПОО и СИЭУ и П в СП». Опрос был в целях выявления информированности о проблеме электронных сигарет, в процессе которого выяснили отношение обучающихся к курению, их осведомлённость о курении. Всего в анкетировании приняли участие 100 человек.
Результаты ответов учащихся на поставленные вопросы:
Курите ли вы сигареты?
Нет, не курю-80%
Да, часто-8%
Да,редко-10%
Пробовали ли вы вейп?
Не пробовал-46%
Пробовал-13%
Парю-22%
Пробовал, но не парю-17%
Предлагали ли Вам друзья или знакомые покурить или вейп?
Да-52%
Нет-46%
Считаете ли Вы курение вредным для здоровья?
Да-87%
Нет-6%
Никотин вреден, а вейп не вредит здоровью-5%
Есть ли курящие/парящие среди членов вашей семьи?
Да-37%
Нет-46%
Курили/парили ранее, в настоящее время не курят-15%
Если вейпы запретят, что вы будете делать?
Не парю-53%
Брошу парить-8%
Перейду на сигареты-12%
Другое:25%
Откуда Вы получаете информацию о вреде курения/вейпинга?
Другое-90%
Не получал-7%
Знаете ли вы, какие вещества содержатся в сигарете/вейпе?
Да-80%
Нет-18%
-
Заключение и выводы
В нашей работе была исследована проблема- вредна ли электронная сигарета? Какие вещества находятся в жидкостях? Провели ряд экспериментов, в котором доказали, что жидкость для электронных сигарет содержат такие токсичные вещества как формальдегид, пропиленгликоль, этиленгликоль, никотин и другие вещества, которые отравляют, изменяют и убивают живые организмы.
После социологического анонимного опроса среди студентов первого курса СП 2 , решила сделать буклеты о вреде электронных сигарет , где прописан состав, влияние и последствия этих «безобидных сигарет» на обмен веществ и генетику человека.
Безопасных форм курения не существует, а отсутствие симптомов не означает, что нет пагубного воздействия на организм. Например, рентгенографическое исследование позволяет выявлять изменения только на стадии изменения архитектоники, структуры легких.
Повреждение ДНК эпителиальных клеток полости рта является ранним изменением, которое связывают с повышенным риском многих видов хронических заболеваний, включая рак и воспалительные процессы.
По официальным данным Минздрава РФ, заболевания дыхательной системы занимают лидирующие позиции среди болезней. Рост количества заболеваний дыхательной системы наблюдается в течение нескольких лет».
-
Список литературы
-
Ирина Рудевич, Что такое вейп и что вреднее — вейп или сигареты [электронный ресурс], https://style.rbc.ru/health/5fb5900d9a79474c1064318f .
-
А.Л. Курц, Г.П. Брусова, В.М. Демьянович, Одно- и двухатомные спирты, простые эфиры и их сернистые аналоги [электронный ресурс], https://www.chem.msu.ru/rus/teaching/brusova/welcome.html
-
Робертс Дж. "Основы органической химии" т.1 М.:Мир 1978, 419 страниц
-
Березин, Б. Д. Органическая химия в 2 ч.
Часть 2 : учебник для вузов / Б. Д. Березин, Д. Б. Березин. — 2-е изд. — Москва : Издательство Юрайт, 2024. — 452 с. — (Высшее образование).
-
Ершов, Ю. А. Биохимия : учебник и практикум для вузов / Ю. А. Ершов, Н. И. Зайцева ; под редакцией С. И. Щукина. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2024. — 323 с. — (Высшее образование).
-
"Жизнь замечательных веществ", ISBN 978-5-17-144833-2, год выпуска 2022, автор Курамшин Аркадий Искандерович, издательство АСТ
Приложение 1
Определение многоатомных спиртов в смеси.
Приложение 2
Определение действия смеси электронных сигарет на животный белок.
Приложение 3 на 4 стр.
Анкетирование студентов