XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Сопочная грязь

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Когдова А.С. 1

---

1МОУ СОШ номер 1 им г. Пугачев им. Т.Г.Мазура

Сафонова Т.В. 1

---

1МОУ СОШ номер 1 г.Пугачева им. Т.Г.Мазура

Работа в формате PDF

696.2 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Меня заинтересовал вопрос: что такое собственно минеральная грязь, и какие вещества придают ей лечебные свойства? Предварительно найдя в Интернет-ресурсах информацию о составе лечебнoй грязи, я решила доказать на серии опытов в лабораторных условиях присутствие в исследуемой грязи органических веществ и отдельных ионов.

Цель работы: подтвердить или опровергнуть наличие органических соединений и солей в составе лечебной грязи.

Задачи:

1. Изучить теоретический материал по составу лечебных грязей.

2. Проанализировать с помощью химического эксперимента качественный состав минеральной грязи.

3. Подтвердить или опрoвергнуть наличие определённых ионов в составе.

4. Оформить полученный материал в виде исследовательской работы.

5. Представить результаты своей деятельности.

Объект исследования: сопочная грязь.

Предмет исследования: изучение качественного состава минеральной грязи.

Гипотеза: минеральная грязь обладает конкретными лечебными свойствами, если в её составе присутствуют определённые органические и неорганические вещества.

Методы исследования: анализ, сравнение, эксперимент, наблюдение.

Актуальность работы обусловлена тем, что изучение сопочной грязи оправдано и закономерно. Сопочная грязь – источник здоровья, лекарство от многих заболеваний.

Основная часть

Глава 1: Обзор литературы

1.1. Основные понятия о лечебных грязях

Лечебные грязи (пелoиды) — осадки различных водоёмов, торфяные отложения болот (торфяников), извержения грязевых вулканов и другие (современные или геологически молодые) природные образования, состоящие из воды, минеральных и, как правило, органических веществ, обладающих однородностью, тонкодисперсной структурой и, в большинстве случаев, мазеподобной консистенции (пластичные массы). Благодаря этому они могут применяться в нагретом состоянии в лечебных целях в виде ванн и местных аппликаций — для грязелечения. Они оказывают на организм человека лечебное воздействие благодаря своей пластичности, высокой теплоемкости и медленной теплоотдаче, содержанию биологически активных веществ (солей, газов, витаминов, ферментов, гормонов и других) и живых микроорганизмов.

Лечебная грязь есть результат сложных многолетних процессов — под влиянием факторов геологической, климатической, гидрогеологической (геохимической), биологической (химико-биологической) природы. Материалом для образования грязей служат минеральные частицы, органические вещества (остатки растительных и животных организмов), коллоидные частицы органического и неорганического состава, вода. Формирование грязей происходит под воздействием микроорганизмов, число которых может достигать 1 миллиарда и более в 1 г сухой грязи. В результате биохимических процессов, протекающих с их участием, грязи лечебные обогащаются так называемыми биогенными компонентами (соединения углерода, азота, серы, железа), многие из которых (например, сероводород) проявляют высокую терапевтическую активность. К физическим свойствам грязей близки свойства пелоидоподобных веществ (парафина, озокерита), используемых по близким к грязелечению методикам теплолечения.

В составе лечебных грязей выделяют три основных компонента:

1) основа грязевого скелета (кристаллические соли кальция и магния, глинистые и песчаные частицы),

2) грязевой раствор (растворенные соли рапы, соли органических кислот, которые образуются за счет разложения микрофлоры и микрофауны лимана под влиянием микробов-грязеобразователей),

3) коллоидный комплекс (гумус, органические вещества).

1.2. Классификация минеральных грязей

Основные генетические (по происхождению) группы месторождений лечебных грязей, по классификации В. В. Иванова и А. М. Малахова (1963):

• Торфяные месторождения лечебных грязей;

• Сапропелевые месторождения лечебных грязей;

• Месторождения иловых сульфидных лечебных грязей;

  • Материковые

  • Приморские

  • Морские

  • Озёрно-ключевые

• Месторождения пресноводных глинистых лечебных илов;

• Месторождения сопочных лечебных грязей;

• Месторождения гидротермальных лечебных грязей.

Торфяные грязи, представляющие собой разновидность болотных отложений, отличающихся от других высокой степенью разложения (более 40 %), распространены на равнинах лесной зоны и в меньшей степени — в горных районах этой зоны. Лечебная значимость торфов обусловлена высокими тепловыми свойствами и большим количеством органических веществ, в том числе признающихся терапевтически активными — гуминовых кислот, липидов, битумов. Торфяные грязи стимулируют ферментативную активность, ускоряют процессы регенерации и обладают противовоспалительным действием. Для сверхкислых торфов (Сапожковский, Рязань; Франтишковы Лазни, Чехия) характерна высокая бактерицидность. Традиционным регионом использования торфяных грязей в России является центр Европейской части. Торфяные грязи применяются во многих странах мира. В России лечение торфяными ваннами и припарками было введено в 1871 г. в Липецке. Газеты того времени сравнивали Липецкий курорт с австрийским курортом Франценсбадом (ныне Чехия, Франтишковы Лазни) и цитировали слова профессора С.П. Боткина: «Грязь — это будущее Липецка».

Сапропелевые грязи (греч. sapros - гнилой, pelos- ил, глина, греч.) представляют собой органогенные донные отложения преимущественно пресных водоемов. Лечебная значимость определяется высокими тепловыми свойствами, наличием большого количества органических веществ, а также биостимуляторов — витаминов, ферментов, гормонов. Сапропелевые грязи в России используют на курортах Урала и Зауралья, за рубежом – в Белоруссии, Германии, Польше, Эстонии. Редкими физико-химическими свойствами обладают грязи сапропелевого происхождения Сестрорецкого месторождения (Курортный район Санкт-Петербург). Это погребные сапропели древнего Литоринового моря, получившие название «гиттиевые глины».

Сульфидные иловые грязи — донные отложения преимущественно соленых водоемов, бедные органическими веществами и обогащенные сульфидами железа и водорастворимыми солями. Этот тип грязей иногда называют «основным», или «собственно грязями». По своим тепловым свойствам они существенно уступают торфяным и сапропелевым грязям, но по содержанию сульфидов железа и водорастворимых солей значительно их превосходят. Очень важной особенностью иловых грязей является содержание в них различных газов (сероводород — до 200 мг/1000 г лечебной грязи, метан, углекислота, аммиак) и органических веществ, которые оказывают выраженное терапевтическое действие. Из числа органических веществ, обладающих важными антимикробными свойствами, следует выделить различные кислоты, пигменты, пенициллиноподобные вещества. Они продуцируются различными бактериями, плесневидными грибами и актиномицетами-антагонистами.

В зависимости от месторождения сульфидные иловые грязи делятся на три категории:

• материковые грязи соленых озер — Мертвое море (Израиль, Иордания), Тамбукан в Ставропольском крае, Карачи (Новосибирская область), Яровое (Алтайский край), Учум (Красноярский край).

• грязи морских заливов, приморских озер и лиманов – Анапа (Краснодарский край), Садгород (Владивосток) Саки, (Крым); Албена, Бургас, Варна, Поморие (Болгария).

• грязи озерно-ключевого происхождения — Старая Русса (Новгородская область); Сергиевские Минеральные Воды (Самарская область).

Сопочные грязи — глинистые выделения грязевых вулканов, отличаются от других групп грязей специфической органикой (нефтяного происхождении) и наличием признанных терапевтически активными компонентов — йода и брома. Сопочные грязи используются в ограниченном количестве (как дополнительный лечебный фактор) в Анапе (сопка Азовская). Основные месторождения сопочных грязей сосредоточены в Азербайджане, меньше — в Грузии.

Гидротермальные грязи возникают в областях повышенной вулканической активности в результате выщелачивания и разложения вулканических пород высокотемпературными газопаровыми струями, содержащими углекислый газ и сероводород. Характеризуются высокой температурой (до 95 °С), кислой реакцией и сравнительно невысокой минерализацией. Фанго (итал. Fango), – глины вулканического происхождения, смешанные с водами термальных источников. Создают благоприятную среду для жизнедеятельности бактерий, под влиянием которых и происходит процесс созревания фанго. Термальные грязи – Fango termale – уникальный лечебный фактор курортов Италии, наиболее известны лечебные грязи курортов Абано, Монтегротто и Батталья представляют собой смесь природной глины, в составе которой магматические породы, термальная вода, водоросли и микроорганизмы. Каждый термальный отель имеет в своем распоряжении специальные резервуары, в которых происходит процесс созревания грязей. В течение 2-3 месяцев термальная вода постоянно протекает через грязи при температуре 60 °C. Химические компоненты Эвганейской термальной воды способствуют развитию особой микрофлоры, изменяя химико-физическое строение грязей. В процессе созревания грязь становится уникальным фармакологическим продуктом, способным оказывать на организм человека выраженное терапевтическое воздействие: противовоспалительное и заживляющее, противоболевое и болеутоляющее, расслабляющее и восстанавливающее жизненные силы, дезинтоксикационное и восстанавливающее минеральный баланс.

1.3. Грязелечение

• Грязелечение в России

Грязелечение в России имеет глубокие народные корни: русские — культивировалось на побережье Белого и Баренцева морей, татарские — в Нижнем Поволжье; греческие — на Черноморском побережье; бурятские, тувинские, якутские — в Восточной Сибири. Донные отложения преимущественно соленых водоемов, бедные органическими веществами и обогащенные сульфидами железа и водорастворимыми солями, иногда называют «основным», или «собственно грязями». Именно такие грязи использовались в Древнем Египте, в греческих колониях Крыма и Черноморского побережья Кавказа, в Центральной Азии и Восточной Сибири, поморами Беломорья. Вначале ХIХ в. грязелечение стало ведущей процедурой курортного лечения. Первые грязелечебницы открылись в Тинаках и Одессе (1820). Почти одновременно грязелечение началось в Саках (1827), Старой Руссе (1839), позже — на Сергиевских Минеральных Водах, в Липецке (1871) и на Кавказских Минеральных Водах (1886), в Анапе (1900). В основном оно проводилось на южных грязевых станциях и только в летние месяцы, когда грязь можно было нагревать на солнце.

• Методы грязелечения (пелоидотерапии)

Египетская методика грязелечения в XIX веке применялась на южных курортах, где грязелечение вначале проводилось сезонно, только в летнее, наиболее жаркое время на берегах озер Саки, Мойнаки, анапских, евпаторийских, одесских лиманов. Подогретой на солнце грязью обмазывали различные участки тела, чаще же все тело. После этого больной лежал на солнце, а когда грязь подсыхала, он входил в озеро или лиман, отмывал ее и продолжал еще некоторое время оставаться в теплой рапе. Потом высыхал на солнце и одевался — «египетская» методика. Ею иногда пользуются и в настоящее время по собственной инициативе некоторые больные, приезжающие летом лечиться на южные грязевые курорты.

Египетская методика грязелечения, оказывая чрезмерную нагрузку на сердечнососудистую систему, отрицательно сказывалась на состоянии здоровья многих больных. Лечение нередко приводило к обострению заболевания, а у отдельных больных — и к крайне неблагоприятному исходу. «Египетская» методика была заменена методикой «медальонов», а еще позже – разводными ваннами и грязевыми аппликациями.

Аппликационный метод был введен на Кавказских Минеральных Водах, поэтому долгое время назывался кавказским методом. В настоящее время аппликационный метод, при котором лечебные грязи накладывают на больную часть тела, является основным методом грязелечения. Грязевые аппликации бывают общими и местными. Общие аппликации в настоящее время применяют редко, они могут быть показаны при очень распространенных процессах. В этом случае грязь накладывают на все тело, за исключением головы и области сердца, слоем толщиной 2-3 см. Местные аппликации накладывают на определенную часть тела: область кистей - «перчатки»; стопы и голени - «носок», «сапожок»; таза и верхних частей бедер - «трусы»; таза и ног - «брюки»; таза и одной ноги - «полубрюки»; грудной клетки и рук - «куртка»; половина грудной клетки и рука - «полукуртка»; на область живота или проекции отдельных его органов - желудка, печени, кишечника; шейно-воротниковую область.

Метод одновременного воздействия на организм лечебной грязью и электрическим током был предложен А.А. Лозинским во время его работы в Кемери в 1913 г., впоследствии он внедрил его на курортах Кавказских Минеральных Вод. К таким методам относятся гальваногрязелечение, электрофорез грязевого раствора, грязелечение в сочетании с индуктотермией. Эти процедуры оказывают на организм сложное влияние, обусловленное действием на рецепторы кожи лечебной грязи и электрического тока, а также поступлением в организм больного терапевтически активных химических веществ, содержащихся в грязи.

Тампоны с лечебными грязями применяют при гинекологических заболеваниях и ряде хронических воспалительных процессов у мужчин, а также при заболеваниях прямой кишки. Грязелечение оказывает выраженный противовоспалительный, десенсибилизирующий и рассасывающий эффект, повышает местный иммунитет, обладает выраженным противоболевым и нейротрофическим воздействием, улучшает кровообращение в органах малого таза.

Криопелоидотерапия – еще один современный метод грязелечения, разработан курортологами Анапы. Используют попеременно грязевой криопакет температуры 15 - 20 °С, экспозиция 10 - 15 мин., затем меняют на криопакет более низкой температуры (7 - 10 °С) на 20 - 30 мин. При стихании острого воспалительного процесса (обычно достаточно трех процедур) больному назначают тонкослойную грязевую аппликацию.

Методики грязелечения с воздействием на рефлексогенные зоны для больных гастроэнтерологического профиля разработаны учеными Уральского центра восстановительной медицины и курортологии. При хроническом панкреатите, когда грязелечение по традиционной методике на эпигастральную область противопоказано, грязевые аппликации накладывают на шейно-воротниковую зону, а также на дистальные отделы верхних и нижних конечностей в виде длинных перчаток и высоких носок и сегментарно на область позвоночника.

«Холодные» грязевые аппликации температурой 36 °С в чередовании с низкочастотным электрическим током (НЭТ-форез) с минеральной водой и ультразвуковой терапией. в течение ряда лет используют в педиатрическом отделении Пятигорска для лечения хронических панкреатитов у детей. Выраженный эффект терапии обусловлен тем, что НЭТ и ультразвук оказывают обезболивающий, противовоспалительный эффект, улучшают микроциркуляцию поджелудочной железы, а холодная грязь оказывает тормозное влияние на экссудативные явления в поджелудочной железе.

Грязевые стоматологические аппликации используют в клинической практике для лечения заболеваний пародонта. Это позволяет улучшить тканевую и клеточную трофику, что приводит к разрешению воспалительного процесса у больных и сокращению сроков лечения. Для грязелечения используют иловые и сопочные грязи, имеющие щелочную реакцию, схожую с рН полости рта. Сопочная грязь, поступающая из глубоких недр грязевого вулкана, практически стерильна, кроме того, у нее более концентрированный минеральный состав с повышенным содержанием йода.

• Показания к грязелечению

1. Заболевания костно-мышечной системы — артриты, полиартриты ревматического, инфекционного, токсического, обменного, эндокринного, травматического происхождения. Переломы с замедленным образованием костной мозоли и ее болезненность. Миозиты, фибромиозиты, бурситы инфекционные, токсические, травматические, контрактуры нестойкие, дерматогенного (после ожогов, флегмон), мышечного и суставного характера. Остеомиелиты, не требующие оперативного лечения.

2. Заболевания нервной системы (периферической и центральной) — радикулиты, невриты. Последствия ранения и других травм периферической нервной системы, не требующие хирургического вмешательства. Последствия ранения и травм спинного мозга и его оболочек, при отсутствии расстройства функций тазовых органов, при способности больного самостоятельно передвигаться.

3. Заболевания органов дыхания: хронический бронхит, спайки в грудной полости после травм, операций, инфекций (исключая туберкулез).

4. Болезни органов пищеварения. Язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки вне периодов обострения. Болезни оперированного желудка по поводу язвы, хронические колиты, хронические гепатиты, хронические холециститы. Инфильтраты и спайки в брюшной полости после травм, операций, инфекций.

5. Гинекологические болезни.

6. Хронические простатиты, воспаление семенных пузырьков.

7. Заболевания сосудов. Остаточные явления после тромбофлебита, но не ранее двух месяцев по окончании острых явлений.

8. Последствия травм костей, мягких тканей. Длительно незаживающие раны, трофические язвы, не заживающие после ранения язвы, келоидные рубцы.

9. Болезни кожи.

• Противопоказания к грязелечению

1. Общие противопоказания, при которых вообще исключается курортное лечение.

2. Онкологическая болезнь (в любой стадии), доброкачественные новообразования (фибромиомы, мастопатии).

3. Туберкулез любой локализации.

4. Острые воспалительные процессы.

5. Обострения хронических заболеваний.

6. Полиартриты с прогрессирующим или острым течением.

7. Гинекологические заболевания, протекающие с наклонностью к кровотечениям.

8. Заболевания, развивающиеся на фоне эндокринных нарушений.

9. Заболевания, протекающие с наклонностью к кровотечениям.

10. Болезни крови.

11. Нефрит и нефроз.

12. Некоторые заболевания сердечнососудистой системы.

13. Беременность.

Глава 2: Изучение предмета исследования. Практическая часть

Я провела качественный анализ состава минеральной грязи.

1. Выяснила, что минеральная лечебная грязь обычно содержит органические вещества. Для подтверждения их наличия провела два опыта:

а) нагрела образец минеральной грязи в фарфоровой чашке; произошло обугливание вещества, что свидетельствует о наличии в нем органических составляющих;

б) демонстрационную пробирку с образцом минеральной грязи закрепила в штативе, нагрела. В присутствии органических веществ происходит обугливание – вещество в пробирке чернеет, а в верхней, более холодной части пробирки образовался смолистый налёт. (Приложение фотография №1,№2 )

2. Из неорганических веществ минеральные грязи содержат соли натрия, кальция, магния, железа. Для подтверждения ионов натрия и кальция провела пробу на пламя: на стальную проволоку накрутила вату и нанесла слой грязи, затем подержала в пламени спиртовки. Заметила желтый и красный цвета пламени.

3. Для дальнейшего качественного анализа растворила образец минеральной грязи в дистиллированной воде, профильтровала через слой ваты толщиной 0,5 см; затем еще раз через бумажный фильтр. После первого фильтрования вода была мутной, при повторном опыте фильтрат стал бесцветным и прозрачным.

4. С полученным фильтратом провела реакции.

а) для обнаружения ионов магния к исследуемому раствору (5 капель) добавила 2-3 капли раствора NH₄Cl, затем столько же HCl и Na₂HPO₄.

Так как образовался осадок, то прибавила по каплям раствор HCl до его растворения. В прозрачный раствор внесла каплю фенолфталеина и влила по каплям раствор NH₄OH. Выпал белый кристаллический осадок, это свидетельствует о том, что в исследуемом растворе присутствуют ионы магния. (Приложение фотография №3, №4)

Mg²⁺+ NH₄OH + = MgNH₄PO₄↓ + H₂O

5. Далее проводила качественные реакции на ионы железа методом капельного анализа:

б) к исследуемому раствору добавила каплю раствора щелочи, заметила бурый цвет выпавшего осадка, следовательно, имеются ионы Fe³⁺.

Fe³⁺ + 3OH ^– = Fe(OH)₃↓

в) провела реакцию образца с раствором красной кровяной соли, заметила изменение окраски раствора на синюю. ( Приложение фотография №5,№6)

Fe²⁺ + [Fe(CN)₆]^3– = Fe[Fe(CN)₆]⁺

г) провела реакцию образца с раствором жёлтой кровяной соли, заметила также появление синего цвета раствора;

Fe³⁺ + [Fe(CN)₆]^4– = Fe[Fe(CN)₆]⁺

д) провела реакцию образца с раствором роданида калия, заметила изменение окраски раствора на красную;

Fe³⁺ + 3SCN^– = Fe(SCN)₃

Результаты проведенных реакций свидетельствуют о наличии солей железа (II) и (III).

6. для обнаружения анионов также использовала капельный анализ:

а) к исследуемому раствору добавила каплю HNO₃, затем раствора BaCl₂. образовался белый осадок, это значит, что в исследуемом растворе присутствуют сульфат-ионы; ( Приложение фотография №7)

Ba²⁺ + SO₄ ^2– =BaSO₄↓

б) для того чтобы подтвердить, содержит ли проба сульфиды, я добавила несколько капель 10 % нитрата свинца. Проба немного потемнела, это значит, что минеральная грязь нашей местности содержит сульфиды;

Pb²⁺ + S^2– = PbS↓

в) для того, чтобы подтвердить наличие хлорид, иодид и бромид-ионов, к анализируемому раствору прилила каплю HNO₃ и раствора AgNO₃. Образовавшийся осадок свидетельствует о наличии галогенидов;

Ag⁺ + Cl ^– = AgCl↓

Ag⁺ + Br ^– = AgBr↓

Ag⁺ + I ^– = AgI↓

г) для открытия бромид-ионов провела химическую реакцию между перманганатом калия и соляной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты (Приложение фотография №8)

10HCl + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5Cl₂↑ + 8H₂O + K₂SO₄

Пробирку закрыла пробкой с газоотводной трубкой. Через анализируемый раствор пропустила газообразный хлор из газоотводной трубки.

Несмотря на то, что содержание бромидов в минеральной грязи невелико, раствор окрашивается в желтый цвет, происходит выделение брома и йода, выпадает осадок.

Cl₂ + 2Br ^– = 2Cl ^– + Br₂

Cl₂ + 2I ^– = 2Cl ^– + I₂↓

е) Для доказательства присутствия карбонат-ионов я добавила уксусную кислоту. Вспенивания не произошло, что доказывает отсутствие карбонатов.

Таким образом, я подтвердила, что сопочная грязь содержит в своем составе катионы натрия, кальция, магния и железа, а также сульфат-, сульфид- и галоген-анионы.

Выводы

Информация, полученная в процессе данной учебной исследовательской работы благодаря изучению литературных источников и собственного эксперимента, является уникальной и может быть использована для дальнейшего представления широкой аудитории.

Изучив обширный теоретический материал, я узнала, что такое лечебные грязи, ознакомилась с историей их открытия и использования, узнала, какие болезни лечат с помощью пелоидотерапии, какие показания и противопоказания могут быть к грязелечению. Благодаря исследовательской работе я выяснила, что сопочные грязи относятся к сульфидно-иловым дерно-ключевого происхождения, в их состав входят органические вещества. Экспериментально подтвердила наличие в составе минеральной грязи катионов натрия, кальция, магния и железа, а также сульфат-, сульфид- и галоген-анионов.

Полученный материал оформлен в виде исследовательской работы.

Таким образом, я подтвердила свою гипотезу, цель исследования достигнута.

Заключение

Итак, я провела планируемое исследование и узнала много нового. Над своим исследованием я трудилась очень увлеченно, мне было интересно узнать, какие вещества входят в состав лечебной минеральной грязи и придают ей полезные свойства. В ходе работы я подробнее ознакомилась с основами качественного анализа, впервые использовала капельный анализ.

В перспективе мне хотелось бы обратиться к медицинскому аспекту данной темы, узнать, как именно влияет минеральная грязь на органы и ткани человеческого организма, с чем связан ее лечебный эффект.

При подготовке работы и презентации к ней, я подробно ознакомилась с требованиями к оформлению исследовательских работ, что обязательно пригодится мне в дальнейшей учебной деятельности в школе и в вузе.

Список литературы

1. Егоров А.С. Химия. Новое учебное пособие для поступающих в вузы. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2007

2. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Теоретические основы.

Качественный анализ, книга первая. М., «Химия», 1976

3. Маньшина Н.В. Курортология для всех. За здоровьем на курорт. – М. : Вече, 2007.

4. Шапиро С.А., Гурвич Я.А. Аналитическая химия. М.: Высшая школа, 1986.

Интернет-ресурсы

http://sankurtur.ru/methods/371http://herbalis.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=415

http://www.lechebnaya-gryaz.com/metody-primeneniya/

http://www.russakurort.ru/

Приложение