VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Жить или организму вредить?

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Кувшинникова Е.В. 1

---

1Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №1города Карабаша Челябинской области

Кувшинникова С.В. 1

---

1Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №1 города Карабаша Челябинской области

Работа в формате PDF

1.6 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Курение - одна из самых больших угроз здоровью человека. Однако беспокойство ученых и врачей, вызванное распространением этой пагубной привычки, растет, так как пока еще значительное число людей не считает курение вредным для здоровья. [1]

Бросить курить очень сложно. Люди с давних времен курят сигареты, но в настоящее время многие переходят на курение электронных сигарет. Считая, что курение электронных сигарет безопасно по сравнению с курением обычных сигарет.

Необходимо выяснить действительно ли курение электронных сигарет безопасно, и оказывает ли химический состав сигарет и электронных сигарет влияние на живые организмы.

Проблема: Курение населением России сигарет и электронных сигарет.

Цель работы: Изучение химического состава сигарет, жидкости электронных сигарет и их влияние на живые организмы.

Задачи исследования:

1) Познакомиться с историей открытия табака и электронных сигарет.

2)Изучить химический состав табачного и дыма и жидкости из электронной сигареты.

3)Определить влияние табачного дыма и компонентов жидкости из электронной сигареты на биологические объекты.

Объект исследования: химический состав табака и жидкости электронных сигарет.

Предмет исследования: влияние табачного дыма и компонентов жидкости электронных сигарет на живые организмы.

Гипотеза: электронные сигареты без никотина оказывают менее вредное воздействие на живые организмы, чем обычные сигареты. Если познакомить школьников с результатами исследования о влиянии химических компонентов электронных сигарет и сигарет на организм, то они поймут вред курения.

Новизна: данная работа может быть использована для проведения классных часов, внеклассных занятий по химии, биологии, элективных курсах.

Методы исследования: Изучение литературы по теме исследования, анализ источников информации, эксперимент, наблюдение.

Глава 1.Общая характеристика.

1.1.Общая характеристика сигарет и электронных сигарет.

Сигарета (от французского cigarette — маленькая сигара) — бумажный цилиндр, внутри которого находится измельчённый табак для курения. Сигаретная бумага, в отличие от папиросной, имеет добавки, снижающие образование побочного дыма от бумаги и регуляторы горения. Для ускорения сгорания табака в сигареты часто добавляют специальные вещества. [1]

Электронная сигарета (англ. e-cigarette) — электронное устройство, создающее высокодисперсный пар, предназначенный для вдыхания. Пар создаётся за счёт испарения специально подготовленной жидкости с поверхности нагревательного элемента и внешне похож на табачный дым. Устоявшиеся термины процесса использования электронных сигарет: парение или вейпинг (от англ. vaping). [4]

1.2.История появления сигарет и электронных сигарет в России

Первые подобия сигарет придумали американские индейцы. Именно они стали заворачивать табак в солому, тростник, кукурузные листья. В 1492 году Колумб на одном из островов в бассейне Карибского моря (это был остров Тобаго, от названия которого, как считают некоторые историки, и произошло слово «табак») встретил курящего индейца (отсюда и пошёл традиционный символ табачной лавки — курящий трубку индеец). В Россию табак был завезен английскими купцами в 1585 году через Архангельск. [2]

После опустошительного пожара в Москве в 1634 году, причиной которого оказалось курение, оно было запрещено под страхом смертной казни. [7]

В России торговля табаком разрешена с 1697 году, в царствование Петра I, он разрешил свободный ввоз табака из-за границы. [3]

Табак считался панацеей от любых болезней от отдышки до рака, а в 1716 году на территории Украины появляется первая плантация табака. Во время Второй мировой войны 1939-1945 продажи сигарет держатся на высоком уровне. Табачные компании посылают солдатам бесплатно миллионы сигарет (сигареты включены в солдатский рацион, как пища).[7]Появлением электронной сигареты мир обязан китайским ученым. В Европе распространение сигарет началось после Крымской войны 1853—1856 гг. — русские и турецкие солдаты, чтобы покурить на привале, стали заворачивать табак в бумажные гильзы от пороха либо обрывки газет. Первая сигаретная фабрика в Европе была построена в Лондоне. [9] Разработчиком и первым поставщиком изделий на мировой рынок выступила гонконгская компания Ruyan Group Ltd..[10] Увеличивалось количество фирм, производящих электронные сигареты. Американский ученый Джозеф Робинсон патентует устройство, представляющее первый электронный испаритель (сам патент был им получен в 1930). [12]

Пар же получался путем испарения специальной жидкости. Этим изобретением Робинсон хотел заменить уже существующие приспособления, использующие для терапии дым, сжигающихся в них трав.[11]Уже в 2005-2006 годах несколько компаний подали заявки для сертификации своей продукции. Изначально электронные сигареты позиционировались в качестве более безопасного аналога обычным табачным изделиям. На сегодняшний день электронные сигареты получили широкое распространение в России. [12] Правительства некоторых государств сомневаются в эффективности данного изобретения для борьбы с курением. Именно поэтому в небольшом количестве стран электронные сигареты находятся под запретом (Иордания), а в других вводятся ограничения, относительно их продвижения. [10] Сторонниками устройств являются представители европейской науки и медицины (Майкл Сигель, Крис Стил, Мюррей Лаугесен, и другие), некоторые российские доктора, сотрудники Минздрава. Существует и противоположная точка зрения на электронные сигареты. Ее придерживается Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США (FDA). [8]

1.3. Химический состав табачного дыма и жидкости электронных сигарет.

Основным для табачных изделий веществом, из-за которого их употребляют, является никотин. Никотин является естественным компонентом табачных растений это наркотик и сильный яд. [4]Он легко проникает в кровь, накапливается в жизненно важных органах, приводя к нарушению их функций. Обладает в три раза большей токсичностью, чем мышьяк. Когда никотин попадает в мозг, он предоставляет доступ к воздействию на разнообразные процессы нервной системы человека. Отравление никотином характеризуется головной болью, головокружением, тошнотой, рвотой. В тяжелых случаях потеря сознания и судороги. [3]
В состав твердой фазы входят: 1)металлические компоненты:
Калий-70мкг, 70 мкг Натрий, 1,3 мкг Цинк 0,36 мкг, Свинец 0,24 мкг, Алюминий 0,22 мкг, Медь 0,19 мкг, Кадмий 0,121 мкг, Сурьма 0,052 мкг.
2)радиоактивные компоненты: полоний-210, свинец-210 и калий-40. Помимо этого, присутствуют также радий-226, радий-228 и торий-228. Проведенные в Греции исследования показали, что табачный лист содержит изотопы цезий-134 и цезий-137 чернобыльского происхождения. [7]

3)к газообразным компонентам табачного дыма относятся оксид и диоксид углерода, цианистый водород, аммоний, изопрен, ацетальдегид, акролеин, нитробензол, ацетон, сероводород, синильная кислота.
Оксид углерода – это газ без цвета и запаха, присутствующий в высокой концентрации в сигаретном дыме. Его способность соединяться с гемоглобином в 200 раз выше, чем у кислорода.
Цианистый водород или синильная кислота оказывает прямое воздействие на очистительный механизм легких через влияние на реснички бронхиального дерева. [3] Механизм воздействия синильной кислоты на организм человека состоит в нарушении внутриклеточного и тканевого дыхания.
Акролеин также относится к веществам общетоксического действия, а также повышает риск развития онкологических заболеваний. Из 196 элементов ядовитые и 14 наркотические.
В дыме одной сигарете твердых частиц таково:
Никотин - 1,800 мкг Индол - 14,0 мкг Фенол - 86,4 мкг
Н-Метилиндол - 0,42 мкг О-крезол - 20,4 мкг [1]

1 Состав табачного дыма

2 Влияние табачного дыма на организм человека

2.1 Негативное влияние

2.2 Положительные эффекты

2.2.1 Табачный дым и болезнь Альцгеймера

2.2.2 Факты о положительном влиянии табачного дыма на организм

1.4.Влияние табачного дыма на организм человека

Вдыхание табачного дыма имеет достоверное значение в развитии следующих новообразований: увеличивает риск заболеваний сердечно-сосудистый системы: инфаркт миокарда, атеросклероз; является одним из причинных факторов хронической болезни легких; увеличивает риск заболеваний пищеварительной системы: диспепсия, язвенная болезнь; табачный дым оказывает влияние на задержку интеллектуального и физического развития ребенка; способствует недоразвитию плода (дети курящих матерей в среднем весят на 170 грамм меньше, чем у некурящих). Наиболее опасными являются альдегиды–формальдегид и акролеин. [4] [3]Формальдегид обладает токсичностью, негативно воздействует на генетический материал, репродуктивные органы, дыхательные пути, глаза, кожный покров. Оказывает сильное действие на центральную нервную систему. Акролеин является очень токсичным веществом, приводящим к гибели большого числа нейронов. Он обладает высокой химической и биологической активностью, вызывая у курильщиков кашель, его альдегидная группа легко окисляется до карбоксильной: H₂C=CH-CHO + [O]   H₂C=CH-COOH [6]

1.5. Влияние компонентов смеси электронных сигарет на организм человека.

Мацей Гониевич (Maciej Goniewicz) из онкологического центра Roswell Park Cancer Institute — один из ведущих исследователей в этой области. В одной из своих работ он рассматривал 12 брендов электронных сигарет и обнаружил, что их пар был сочетанием никотина и никотиновых растворителей (пропиленгликоля и пищевого глицерина). Также уровень токсичных веществ и канцерогенов в паре был в 9–450 раз меньше, чем в дыме сигарет. Гониевич также обнаружил в жидкости для электронных сигарет токсичные субстанции и канцерогенные компоненты, такие как формальдегид и ацетальдегид. [7]

Исследования показали: клетки под воздействием пара от электронных сигарет имели схожие генетические изменения, что произошли в клетках из-за влияния дыма от обычных сигарет. [10] Исследования показали, что процесс нагревания жидкости в электронных сигаретах может изменить её состав, превратив безопасные химикаты в опасные для здоровья. «Если температура поднимется слишком высоко, там может оказаться больше вредных веществ», — отмечает учёный Гониевич. [12] Начал с химических исследований. Согласно этим исследованиям Доктор Фарсалинос, нитрозамины, образующиеся при нагревании никотина, являются главными канцерогенами, которые содержатся в обычных табачных сигаретах. [11]Глицерин способствует активной гидратации, поэтому при постоянном курении могут наблюдаться такие симптомы как першение в горле, повышенная сухость носоглотки. Пропиленгликоль – бесцветное органическое соединение.[9]Медиками было точно доказано, что слишком частое вдыхание все тех же эфиров пропиленгликоля может привести к развитию тяжелейшей астмы, сенной лихорадки, аллергии. Токсичные альдегиды, образуются не из-за непосредственно испарения, а из-за химического распада ароматизированной жидкости во время быстрого нагревания, которое происходит в вейпах.[10] Кто курит электронные сигареты, подвергают себя риску развития смертельной «попкорновой болезни лёгких». Такой вывод сделали учёные после того, как обнаружили токсичный химикат в 75% ароматизаторов для электронного курения.

Глава 2. Исследование табачного дыма и жидкости из электронных сигарет.

2.1. Исследование дыма из сигарет.

Опыт №1 Получение дыма из сигарет и его растворение. (Прил. №1)

Ход опыта: опыт проводили под тягой. Сигарету укрепили в приборе для курения из пластиковой бутылки. Сжимая бутылку, поджигали сигарету, осторожно ее разжимали. Табачный дым заполняет бутылку. В бутылку налили дистиллированной воды для приготовления раствора табачного дыма.

Вывод:С помощью данной методики мы получили раствор табачного дыма

Опыт №2.Определение реакции среды полученных растворов. (Прил.№2)

Ход опыта: в пробирку налили 2 мл раствора табачного дыма из колбы, в другую – жидкость из электронных сигарет, опустили индикаторную бумагу.

Вывод: индикатор показал щелочную реакцию среды, индикаторная бумага позеленела, значит, сигаретный дым содержит аммиак.

Опыт №3 Наличие кислот в фильтре от выкуренной сигареты. (Прил. №3)

Ход работы:  В пробирке с содовым раствором при добавлении фенолфталеина и фильтра от невыкуренной сигареты, цвет раствора останется малиновым, так как среда будет щелочная, что связано с накоплением гидроксид ионов.

Вывод: В пробирке с содовым раствором при добавлении фенолфталеина и фильтра от выкуренной сигареты, раствор обесцветился за счет кислот, содержащихся в фильтре.

Опыт №4. Определение фенолов в табачном дыме и жидкости из электронных сигарет. ( Приложение №4)

Ход опыта: В пробирку налили 1 мл раствора никотина, во вторую пробирку налили жидкость из электронной сигареты, и добавила в каждую пробирку 5% раствор FeCl₃. Жидкость окрашивается в коричнево-зеленый цвет из-за образования смеси комплексных соединений фенолов разного строения.

Взаимодействие с хлоридом железа (III) -качественная реакция на фенол.

Вывод: Жидкость окрашивалась в коричнево-зеленый цвет из-за образования смеси комплексных соединений фенолов разного строения. Жидкость из электронных сигарет окрасилась в малиново-фиолетовый цвет, значит, присутствует фенол.

Опыт № 5. Определение формальдегида в сигаретном дыме. (Прил.№5)

Ход опыта: в пробирку с раствором табачного дыма внесли 1мл. аммиачного раствора оксида серебра и слегка нагреваем на слабом пламени.

Реакция «серебряного зеркала». Ag₂O+4NH₃+H₂O 2[Ag(NH₃)₂](OH)

Вывод:на стенках пробирки произошло осаждение серебра, значит, в состав табачного дыма входит формальдегид.

Опыт №6 Определение карбонильных соединений в жидкости из электронной сигареты. (Приложение №6)

Ход опыта:К свежеосажденному гидроксиду меди добавляем смесь из электронной сигареты и осторожно нагреваем на спиртовке. Появляется рыжее окрашивание смеси, характерное для реакции «медное зеркало».

Вывод: в состав жидкости из электронной сигареты входят карбонильные соединения.

Опыт №7 Определение многоатомных спиртов в жидкости из электронной сигареты. ( Приложение №7)

Ход опыта: К свежеприготовленному гидроксиду меди Сu(OH) ₂ прилить смесь из электронной сигареты. Появляется ярко-синее окрашивание глицерата меди.

Вывод: в состав жидкости из электронной сигареты входит глицерин.

Опыт №8. Обнаружение восстановителей в табачном дыме и фильтрате сигарет. (Приложение №8)

Ход опыта: в две пробирки наливают по 1 мл раствора табачного дыма и жидкости из электронной сигареты. Добавляют в пробирки несколько капель 5%-ного раствора KMnO₄. Наблюдается обесцвечивание раствора из-за восстановления KMnO₄ веществами, содержащимися в табачном дыме:

MnO^-₄ + 2H₂O + 3е^-→ MnO₂↓ + 4OH^-

Вывод: восстановители в растворе табачного дыма обнаружены.

Опыт №9 . Исследование состава табачного дыма на наличие ионов тяжелых металлов. (Приложение №9)

Ход опыта: в 1 мл раствора табачного дыма, прилили несколько капель сульфида натрия, наблюдается выпадение осадка черного цвета.

Вывод: Сульфид натрия – качественный реактив на ионы свинца.  Следовательно, в растворе есть ионы свинца.

Опыт №10 Определение ионов висмута. (Приложение №10)

Ход опыта: впробирку налили 1 мл раствора табачного дыма, и добавим несколько крупинок иодида натрия, появился осадок оранжевого цвета

Вывод: Иодид калия – качественный реактив на ионы висмута Bi. Следовательно, в вытяжке есть ионы висмута.

Опыт№11. Обнаружение непредельных соединений.(Приложение №11)

Ход опыта: в две пробирки наливают по 1 мл раствора табачного дыма и раствора, полученного при вымачивании сигаретного фильтра. Добавили 2 капли йодной воды (несколько капель аптечной настойки растворяют в 10 мл воды). Наблюдают обесцвечивание растворов:

Галогены присоединяются к акролеину по двойной связи с образованием галогенопроизводного: H₂C=CH-CHO + Hal₂ 

Вывод: Непредельные соединения в растворе табачного дыма обнаружены.

Опыт №12 Определение действия глицерина и жидкости из электронной сигареты на животный белок.

(Приложение №12)

Ход опыта:

К белку куриного белка прилили глицерин, интенсивно встряхнули. Сначала образовалась эмульсия белка и глицерина, а затем смесь стала однородной. Вывод: глицерин «впитался» в белок.

К белку куриного белка прилили смесь компонентов электронной сигареты. Смесь интенсивно встряхнули. Произошла денатурация белка.

Вывод: смесь из электронной сигареты денатурировала животный белок.

2.2. Исследование влияния дыма из сигарет и компонентов из электронных сигарет на живые организмы.

Опыт №13. Действие раствора дыма из сигарет на растения. (Приложение №13)

Ход опыта: высадили в три стакана ростки фиалки и поливали фиалку в стакане №1 раствором никотина, фиалку в стакане №2 жидкостью из электронной сигареты, фиалку в третьем стакане поливали водой.

Вывод: растения политые раствором веществ содержащихся в табачном дыме быстрее развиваются и наращивают биологическую массу, мы объясняем это содержанием в дыме микроэлементов, растение от жидкости из электронной сигареты начали погибать, значит, органические вещества, содержащиеся в жидкости, оказывают отрицательное воздействие. В контрольном стакане, где растение поливали водой, растение развивалось нормально.

Опыт №14 Влияние жидкости из электронной сигареты и раствора табачного дыма на бактерии. (Приложение №14)

Ход опыта: Вырастили бактерии на питательной среде. Колонии бактерий рассмотрели в микроскоп. Наблюдали бактерии: кокки, диплококки, при действии раствора никотина и жидкости из электронной сигареты количество бактерий увеличилось.

Выводы: раствор табачного дыма и жидкость из электронной сигареты бактерии не уничтожили, мы предполагаем, что курение может способствовать развитию и увеличению вредных бактерий, что ведет к развитию заболеваний и снижению иммунитета человека.

Опыт №15 (Приложение №15)

Влияние жидкости из электронной сигареты и раствора табачного дыма на плесневые грибы. (Плесневый гриб пеницилл).

Ход опыта: Вырастили плесневые грибы на лаваше и подействовали на них раствором табачного дыма и жидкостью из электронной сигареты.

Вывод: жидкость из электронной сигареты плесневые грибы не уничтожила, значит, в ней присутствуют вещества, которые не дают развиться плесени, а раствор табака вызвал развитие плесневых грибов через 4 дня, значит вещества, которые замедляют развитие плесени в сигаретах, присутствуют в незначительных количествах.

IV. Вывод:

В состав сигаретного дыма и в состав жидкости из электронных сигарет входит огромное количество химических веществ. На основании теоретических данных.[1],[4],[7] ,[8] все химические вещества приводят к существенному ухудшению физического и психического здоровья. Некурящий человек, находясь рядом с курящим вдыхая табачный запах, становится пассивным курильщиком. Практическими исследованиями доказано, что химический состав сигареты и электронной сигареты опасен при курении для здоровья человека. На основании результатов опыта доказано, что жидкость из электронной сигареты также опасна, как и табак в сигаретах. Гипотеза не подтверждена, так как практические исследования доказали, что вредны для организма человека, как сигареты, так и электронные сигареты. Люди поглощают вредные химические вещества при курении, поэтому каждый человек должен задуматься: жить или организму вредить?

Заключение:

Курение — серьезная проблема, медицинская, социальная. В настоящее время курят не только мужчины и женщин, но и подростки, это наносит большой ущерб здоровью населения России. Курение - одна из самых вредных привычек, как сигарет, так и электронных сигарет, опасна для здоровья не только самих курящих, но и окружающих их некурящих людей.

Во многих странах мира развернута активная борьба с употреблением табачной продукции. В Российской Федерации с 1 июня 2013г. вступил в силу закон от 23.02.2013 №15-ФЗ «Об охране здоровья граждан от воздействия окружающего табачного дыма и последствий потребления табака» [2]

Надеемся, что познакомившись с данными исследованиями, обучающиеся сделают выбор в пользу жизни без курения.

Список литературы

1.Субботина Е. И.// Курение и его пагубное воздействие на организм.
Химия (ИД «Первое сентября»), 2004, № 25-26. 

2.Федеральный закон «Об ограничении курения табака» ОБЖ. – 2006. – № 1. – С. 45-47 

3.Шадрова О.И. // Минздрав предупреждает: курение опасно для вашего здоровья. Химия в школе, 2007, № 3, стр. 75. 

4. Яковишин Л.А. // Химические опыты с сигаретами. Химия в школе, 2006, № 6, стр.66 

5.  Зяблова Е. В.// Курить или не курить? Химия в школе, 2002, № 7

6. Энциклопедия Кирилла и Мефодия. .     

7.  www.03-portal. kz. /Узнаем химический состав сигарет и табачного дыма.

8.Tobacco Control: «Влияние электронных устройств для получения никотина (электронных сигарет) на синдром отмены во время отказа от сигарет», 2010 год.

9. BMJ: «Электронная сигарета как метод табачного контроля», 2011 год.

10. Рецензируемый медицинский журнал The Lancet: «Электронные сигареты для прекращения курения», 2013 год.

11. Журнал Tobacco Control: «Уровень канцерогенов и токсинов в паре электронной сигареты», 2013 год.

12. Psychopharmacology: «Электронные сигареты: потребление никотина и индивидуальное воздействие при регулярном использовании», 2013 год.

Приложение