ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИОНОВ СВИНЦА В ТРАВЯНИСТОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПАРКА г. НАДЫМА

Исследовательская работа по химии

Ученица: Умарова Азада КГУ гимназии №24 Класс: 9 «В»

Руководитель: Ерболатова А.Т

ВВЕДЕНИЕ

С давних пор металлы играют важную роль в жизни человечества. Они используются во многих отраслях производства. Жизнь современного человека трудно представить без металлов. Они стали уже жизненной необходимостью, начиная с вилки и ножа на каждом столе, заканчивая разработками в космических и компьютерных технологиях. Всё это помогает человеку в его повседневной жизни, делает её не только более комфортной, но и более продуктивной, и всё это можно назвать положительным влиянием металлов.

Однако появляются всё новые проблемы, связанные и с отрицательным влиянием металлов на здоровье и жизнь людей. Одна из проблем - загрязнение окружающей среды тяжёлыми металлами. Из них наибольший вклад в загрязнение биосферы вносит свинец (94-97%). Главная опасность- это свинец, рассеянный в воздухе. Его содержание в окружающей среде растёт в силу увеличения антропогенных нагрузок и его выброса и сброса с отходами производства и потребления. Свинец - кумулятивный яд высокой токсичности, то есть он постепенно накапливается в живых организмах, поскольку скорость его естественного выведения очень низка. Это и определяет нежелательность его присутствия, как в абиотических, так и в биотических объектах. Источники загрязнения свинцом подразделяются на стационарные и нестационарные. К стационарным источникам относятся: металлургическая промышленность, машиностроение, топливно-энергетический комплекс и др. К нестационарным источникам загрязнения относятся автомобили, большинство из которых работает на бензине.

^{Тетраэтилсвинец (С}2 ^Н5⁾4^{Pb и тетраметилсвинец (CH}3⁾4^{Pb - это летучие ядовитые} жидкие вещества, которые с 1930-х годов, и до сих пор добавляют как антидетонирующие присадки к бензинам. Выхлопы автомобилей - наиболее серьезный источник загрязнения окружающей среды свинцом. Согласно всемирной статистике на их долю приходится более 70% загрязнения! В состав выхлопных газов входят - оксиды азота, углеводороды, угарный газ, углекислый газ, свинец, ртуть и другие вещества. Соединения свинца через лёгкие поступают в кровь человека. Содержание этого металла в окружающей среде растет сейчас небывало быстрыми темпами в результате деятельности человека. Виной всему нерациональное использование автомобильного топлива.

В своей исследовательской работе я решила выяснить, действительно ли велика доля содержания ионов свинца в растениях, которые находятся на небольшом удалении от автотрассы.

Гипотеза: содержание ионов свинца в травянистых растениях городского парка обратно пропорционально расстоянию между экспериментальной площадкой и автодорогой.

Цель: проанализировать и сравнить содержание ионов свинца в травянистой растительности городского парка на различном удалении от автодороги.

Задачи:

1.изучить литературу по данной теме;

2.определить методику проведения экспериментальных опытов;

3.провести опыты согласно выбранной методике;

4.убедиться на опыте в обратной пропорциональной зависимости концентрации ионов свинца от расстояния между экспериментальными площадками.

Объект исследования: травянистые растения городского парка.

Предметом исследования являются ионы свинца.

Методы, применённые при проведении исследования: теоретические - сбор и систематизация теоретических данных; эмпирические - проведение опытов; наблюдение- просмотр результатов полученных в ходе проведения опытов.

Лабораторное оборудование: химический стакан, мерный цилиндр, стеклянная палочка, пинцет, фильтровальная бумага, весы, водяная баня, чашка Петри, воронка, лабораторный штатив, пробирки.

Реактивы: H2O (дист.), раствор Na2S, C2H5OH, бензин, государственные стандартные образцы (ГСО) растворов ионов свинца и сульфид-ионов.

Глава 1. ВЛИЯНИЕ ИОНОВ СВИНЦА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

По степени воздействия на живые организмы свинец отнесен к классу высокоопасных веществ наряду с мышьяком, кадмием, ртутью, селеном, цинком, фтором и бензапиреном (ГОСТ 17.4.1.02-83).

Выделяют несколько основных путей поступления свинца в организм: дыхательный, желудочно-кишечный (т.е. через пищу).

Опасность свинца для человека определяется его значительной токсичностью и способностью накапливаться в организме. Различные соединения свинца обладают разной токсичностью: малотоксичен стеарин свинца; токсичны соли неорганических кислот (хлорид свинца, сульфат свинца и др.); высокотоксичные алкилированные соединения, в частности, тетраэтилсвинец, содержащийся в этилированном бензине.

Свинец необычайно пагубно влияет на многие процессы в организме человека. Он вызывает обширные патологические изменения в нервной системе, крови, сосудах, активно влияет на синтез белка, энергетический обмен клетки и ее генетический аппарат. Свинец подавляет ферментативные процессы превращения порфиритов и кровообразование, ингибирует SH-содержащие ферменты, холинэстеразу, различные АТФазы. Он угнетает окисление жирных кислот, нарушает белковый, липидный и углеводный обмены, способен замещать кальций в костях. Свинец нарушает деятельность сердечно-сосудистой системы, вызывая изменения электрической и механической активности сердечной мышцы, морфологические и биохимические изменения в миокарде с признаками сосудистой дегенерации, повреждения мышечной стенки сосудов и нарушение сосудистого тонуса. Органические соединения свинца, например тетраэтилсвинец, высокотоксичные для нервных тканей – они подавляют метаболизм глюкозы, синтезы РНК и ДНК, повреждают миелиновые оболочки нервных клеток, что сопровождается снижением скорости передачи нервного возбуждения.

Тетраэтилсвинец значительно изменяет метаболизм серотонина и норадреналина, повышает уровень пирувата в крови, что ведет к нарушению снабжения мозга кислородом.

Свинцовые отравления весьма различны в проявлениях и включают психическое возбуждение, тревогу, ночные кошмары, галлюцинации, нарушение памяти и интеллекта с симптоматикой распада личности. Очень опасны неврологические нарушения у детей – гиперактивность, ухудшение показателей психического развития, снижение работоспособности к обучению. Отравления свинцом и его солями вызывает поражение десен, расстройство кишечника заболевания почек.

Соединения свинца обладают канцерогенностью и генотоксичностью – они могут вызвать мутации, нарушая третичную структуру и функции ферментов синтеза и репарации ДНК.

Отравление человека свинцом проявляется неспецифическими симптомами: сначала –повышенная возбудимость и бессонница, позже – утомляемость и депрессия. Более поздние симптомы заключаются в расстройстве функции нервной системы и в поражении головного мозга. Признаки заболевания наблюдаются при содержании свинца в крови, равном 1 мкг/мл.

Основным показателем воздействия свинца на здоровье детей является уровень его содержания в крови, причем происходит постоянный пересмотр рекомендуемого нормативного содержания свинца в крови. Результаты ряда крупных международных и национальных проектов подтвердили, что при увеличении концентрации свинца в крови ребенка с 10 до 20 мкг/дл происходит снижение коэффициента умственного развития (IQ). У маленьких детей изменения психомоторных реакций связывают с повышенным поступлением свинца в организм при облизывании пальцев рук и игрушек, побывавших на загрязненной почве.

Влияние свинца проявляется также в изменениях двигательной активности, координации движений, времени зрительной и слухомоторной реакции, слухового восприятия и памяти. Эти изменения в психоневрологическом статусе ребенка возможны и в более старшем возрасте, что выражается в трудностях обучения и поступления в высшие учебные заведения.

Таким образом, проблема загрязнения свинцом атмосферы является в настоящее время весьма актуальной и для снижения риска заболеваемости населения необходимо предпринимать ряд мер как на правительственном, так и общенародном уровне.

ГЛАВА 2.ОБНАРУЖЕНИЕ ИОНОВ СВИНЦА В ТРАВЯНИСТОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ГОРОДСКОГО ПАРКА

Вдоль автомобильных дорог, из воздуха, свинец абсорбируют растения.

Подтвердить или опровергнуть данную информацию помог проведённый мной опыт.

Экспериментальной площадкой мной взят парк Надыма, расположенный в центре нашего города, на пересечении Ленинградского проспекта и улицы Зверева.

На территории парка был проведён сбор четырёх проб травянистой растительности на различном удалении от автотрассы, по 100г с каждой экспериментальной площадки. Первую пробу я взяла на расстоянии 15 метров от автотрассы. Растения выглядели неприглядно, часть травы выглядела пожухлой, листья имели желтовато-бежевый оттенок (Приложения, рис.1). Вторая проба была взята на расстоянии 30 метров от дороги.

В отличии от первой пробы, вторая, визуально была более зелёного и сочного цвета (Приложения, рис.2). Сбор третьей пробы осуществлялся уже на расстоянии 45 метров от автотрассы (Приложения, рис.3). Растения второй и третьей пробы визуально практически не отличаются друг от друга. Четвёртую пробу я собрала уже на расстоянии 60 метров от автотрассы (Приложения, рис.4). Сбор всех проб растений проходил в одно и то же время суток, в сухую погоду.

В дальнейшем был проведён химический эксперимент. Заключался он в следующем. Я измельчила траву каждой из собранных проб и по очереди помещала их в чашку Петри. К каждой пробе я добавляла по 50 мл. воды и по 50 мл. этилового спирта. Полученную смесь упаривала на водяной бане, чтобы свинец перешёл в раствор. В каждом случае на упаривание я затрачивала одинаковое количество времени. После этого, полученный травяной экстракт фильтровала и помещала фильтрат в пробирку. Отфильтрованные пробы экстракта внешне выглядели по-разному (Приложения, рис5). Далее в экстракт по каплям добавляла раствор сульфида натрия.

2+ 2-

Pb + S=PbS↓

В результате проделанных реакций выпали осадки. Просматривая первую пробирку на свет, виден чёрный осадок. Во второй менее интенсивный чёрный осадок. Третья проба имела слабо выраженный чёрный осадок. В четвёртой пробирке осадок оказался по цвету темнее, чем в третьей (Приложения, рис.6). Данный факт объясняется тем, что проба растительного сырья была взята неподалёку от места расположения жилых домов по улице Зверева и территории детского сада «Медвежонок», где происходит активное движение автотранспорта внутри двора, так как осуществляется подвоз детей и жителей этого района. Каждая из пробирок, с выпавшим осадком сравнивалась с осадком полученным в результате качественной реакцией на ионы свинца, где реактивами были взяты государственные стандартные образцы (ГСО) растворов ионов свинца и сульфид- ионов (Приложения, рис.7,8). Чтобы убедиться в верности своих результатов я сравнивала не только цвет осадка, но и его количество. Для этого я профильтровала раствор каждой из пробирок и сравнила осадки на бумажных фильтрах друг с другом (Приложения, рис.9,10). Результат подтвердился.

Вывод. Благодаря проведённому химическому эксперименту была выявлена следующая закономерность, что чем ближе к автотрассе взята проба растения, тем интенсивнее цвет осадка фильтрата (Приложения, рис.17) , то есть содержание ионов свинца увеличивается в пробирках под номерами 3,2,1 соответственно.

ГЛАВА 3. ОБНАРУЖЕНИЕ ИОНОВ СВИНЦА В БЕНЗИНЕ

В связи с частыми нарушениями запрета на использование этилированного автомобильного бензина на территории РФ повысилась доля содержание ионов свинца в окружающей среде.

Для данного эксперимента были взяты пробы бензина на двух автозаправках города Надыма. Первая автозаправка располагалась на выезде из города. С этой заправки был взят бензин Аи-92. Вторая - на восьмом проезде, с неё так же был взят бензин Аи-92.

Суть эксперимента заключалась в следующем.

Обе пробы бензина по каплям я прилила в фарфоровые тигли (Приложения,рис.12) Далее я подожгла обе пробы (Приложения,рис.13). После сгорания, содержимое тиглей выглядела по-разному. В первом, на взгляд было меньше копоти, чем во втором (Приложения, рис.14). Продукты сгорания пробы №1 я нанесла на индикаторную бумагу. Она окрасилась в бежево-розовый