«Комплексное исследование биоценозов на наличие ионов свинца в окрестностях п.Кажым в период 2016 – 2018 гг»

МБОУ «Средняя общеобразовательная школа пст.Кажым»

Республики Коми, Койгородского района, п. Кажым

Школьное лесничество «Зелёный патруль»

Тема исследования:

«Комплексное исследование биоценозов на наличие  ионов свинца в окрестностях п.Кажым в период 2016 – 2018 гг»

                    Работу выполнил:

                                            ученик 8 класса: Митин Матвей

                                                  Руководитель: Чесноков Александр

                                                                   Владимирович

2018 г

Оглавление:

I.Введение                                                                                                   3-4                                                                                                           

II.Литературный обзор

2.1Влияние ионов свинца на здоровье  человека                                   5 - 7                                                                                       

III. Подготовительный этап                                                                          8

IV. Экспериментальный этап                                                                    9-13

V. Заключение                                                                                                14

VI. Используемая литература                                                                     15

VII. Приложение                                                                                      16-20

Введение:

АКТУАЛЬНОСТЬ:

В настоящее время природа переживает негативное влияние со стороны деятельности человека.  Увеличение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу за счёт промышленного производства, увеличения автомобильного транспорта не остаётся не замеченной для окружающей среды.  В следствии чего происходит оседание различных веществ на поверхности земли, растительности. В результате может произойти изменение в развитии растений, животных и даже человека.

Несколько десятилетий назад территория занятая хвойными породами, от п. Кажым до местечка Боровое (до границы с Кировской областью) подвергалась  обработке различными химическими веществами (в частности), для того, чтобы  лиственничные породы не росли.  В тоже время на территории Пермского края было запланировано серия ядерных взрывов, с целью соединить реки Печора и Каму. К счастью был произведён один ядерный  взрыв, который  мог в принципе  повлиять на экологию не только нашего посёлка но и всего района.

 Кроме этого, в нашем посёлке в последнее  время количество личного автомобильного автотранспорта  увеличилось в несколько раз. А это значит увеличение нагрузки на растительность, расположенную в пределах прохождения автомобильного транспорта.

Новизна: На территории п. Кажым не проводились никакие  комплексные  исследования по выявлению  тяжёлых металлов ( в частности ионов свинца) в различных компонентах природы.

Гипотеза: Разные компоненты природы ( почва, грибы)  могут содержать ионы свинца.

Цель: Выявить ионы свинца в окрестностях п.Кажым на основе комплексного исследования биоценозов

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

1.      На отведённых участках собрать материал для исследования.

2.      Подготовить оборудование для проведения исследования

3. Провести исследование взятых проб

4. На основе результатов исследования сделать вывод о содержании  ионов свинца

.

Методы:

1. Наблюдение          3. Сравнение

2. Измерение            4. Эксперимент  

Влияние ионов свинца на здоровье человека

Одна из проблем загрязнения окружающей среды  связана с тяжелыми металлами. Из них наибольший вклад в загрязнение биосферы вносит свинец. Его содержание в окружающей среде растет в силу увеличения антропологических нагрузок и его выброса и сброса с отходами производства и потребления. Свинец  -  яд высокой токсичности, т.е. 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.

Опасность заражения ионами свинца для человека, окружающей среды возникает преимущественно на этапе утилизации отработавших аккумуляторов. По-прежнему батареи после использования выбрасываются на свалки. По экспертным оценкам, на свалках, транспортных площадках и других местах по всей территории России в настоящее время находится до 1 млн. тонн свинца в отработавших свой срок аккумуляторах.

С начала 1930-х гг. к большинству бензинов стали добавлять тетраэтилсвинец (этиловую жидкость). Эта добавка увеличивает октановое число и действует в качестве антидетонатора, т. е. предотвращает взрывное сгорание бензина. Тетраэтилсвинец представляет собой бесцветную летучую, очень ядовитую жидкость. До 75% свинца, содержащегося в бензине, выделяется в воздух с выхлопными газами автомобилей. При сгорании 1 л. горючего в воздух попадает от 200до 500 мг. свинца. В течение года с выхлопными газами автомобиля в окружающую среду выбрасывается около 1 кг. этого металла. С увеличением числа автомобилей опасность свинцового загрязнения атмосферы возрастает.

Свинец активно поглощается в воде взвешенными веществами и осаждается с ними в данных отложениях, а также в почвах, богатых глинисто-гумусовыми компонентами. Почвы по-разному удерживают свинец. В тяжелых почвах свинец малоподвижен, а в легких он быстро перемещается в растения и включаются в пастбищные цепи.

Повышение содержания свинца в овощах, фруктах, выращенных вблизи автострад, а также в коровьем молоке представляет опасность для здоровья человека. Однако главная опасность-это свинец, рассеянный в воздухе. Соединения этого металла через легкие попадают в кровь человека. 

1.2. Физиологическое действие на организм

В природе свинец встречается повсеместно, но жизненно необходимым он не является. За последние десятилетие уровень концентрации свинца в природе все больше повышается вследствие антропогенных нагрузок. Главным источником, из которого свинец попадает в организм человека, служит пища. Наряду с этим важную роль играет вдыхаемый воздух, а у детей также заглатываемая ими свинецсодержащая пыль. Вдыхаемая пыль примерно на 30-50% задерживается в легких, значительная доля её всасывается током крови. Всасывание в желудочно-кишечном тракте составляет в целом 5-10%, а у детей - 50%. Дефицит кальция и витамина Д усиливает всасывание свинца в желудочно-кишечном тракте. В среднем за сутки организм человека поглощает 26-42 мкг. свинца. Около 90% общего количества свинца в человеческом теле находится в костях, у детей - 60-70%. Количество свинца накопленного в костях, с возрастом увеличивается, и в 30-40 лет (фаза насыщения) у лиц, не связанных но роду занятий с загрязнением свинцом, составляет 80-200мг. Особую опасность свинец представляет для женщин, т.к. этот элемент обладает способностью проникать через плаценту и накапливаться в грудном молоке. Острые свинцовые отравления встречаются редко.

Симптомами отравления являются слюнотечение, рвота, кишечные колики, острая форма отказа работы почек, поражение мозга, черная свинцовая кайма на деснах возле зубов. В тяжелых случаях смерть через несколько дней. Для диагностики заражения организма свинцом служит анализ крови. Концентрация свинца в крови не должна превышать 15мкг/100мл. уже при концентрации свинца 50-60мкг./100мл, в поведении человека появляются признаки депрессии, агрессивности, а также ухудшения общего самочувствия.

Свинец и его соединения относятся к ядам, действующим преимущественно на нервную систему и сердечнососудистую, а также непосредственно на кровь. Токсичное действие свинца связано сего способностью замещать кальций в костях и нервных волокнах.  Отравление человека свинцом проявляется неспецифическими симптомами: сначала - повышение возбудимости и бессонница, позже - утомляемость и депрессия. Более поздние симптомы заключаются в расстройстве нервной системы и в поражении головного мозга.

Свинец действует на ткани гладких мышц и на моторную нервную систему, управляющую двигательной активностью, вызывает параличи, головную боль, головокружения, повышение внутричерепного давления. Установлена связь гипертонии с высоким уровнем содержания свинца в крови. Присутствующий в атмосфере свинец непрерывно добавляется к тому количеству, которое уже содержится в организме. Свинец уменьшает скорость образования эритроцитов в костном мозге, он также блокирует синтез гемоглобина. Особенно опасно воздействие свинца на маленьких детей: оно вызывает умственную отсталость и хроническое заболевание мозга. Свинцовое отравление может даже иметь летальный исход.

Признаки заболевания наблюдаются при содержании свинца в крови, равном 1мкг/мл. Предельно допустимая среднесуточная концентрация свинца в воздухе населенных мест составляет 4.10 -5 мг/м3

Подготовительный этап

Для проведения  исследования были выбраны ранее используемые четыре места сбора  материала:

1. Бывший аэродром – расположен вдоль трассы Кажым – Койгородок на расстоянии 1-1,5 км от посёлка.
2. Бывшая свалка ТБО – расположена на расстоянии 500 м от населённого пункта
3. Котельная – расположена в местечке «Черёмушки» в  черте населённого пункта.
4. Татаур- удалён от населённого пункта и автомобильных дорог на 500 -1000 м

В качестве материала были собраны ( хвоя сосны обыкновенной, почва, шляпочные грибы ) находившихся  в этих местах. Каждый материал был помещён в ёмкость с маркировкой  места сбора.

Для проведения исследования было подготовлено следующее оборудование:

Электронные весы                                                              Ступка с пестиком

                                                                  

Реагенты

   Азотная кислота 1 : 3                        Соляная кислота 1 : 2                     Уксусная кислота 1 : 3

                                         

Экспериментальный этап

После сбора природного  материала для исследования, каждую пробу подписали и пронумеровали. Затем каждый материал мы исследовали на наличие ионов свинца по определённой для каждого компонента методике.

Исследования хвои:

В измельчённую  растительную смесь добавили 50 грамм смеси этилового спирта и воды в соотношении 1:2. Данную смесь прокипятили в течение 5 минут, для того, чтобы свинец перешёл в раствор. В полученный экстракт по каплям добавили иодид калия (при наличии свинца образуется жёлтый осадок), сульфид натрия (при наличии свинца образуется чёрный осадок). Для достоверности результата мы использовали оба реагента на наличие ионов свинца. Полученные результаты занесли в таблицу (данные за 3 года)

Места           проб Реагенты

Аэродром

Бывшая свалка ТБО

Черёмушки

Татаур

2016

2017

2018

2016

2017

2018

2016

2017

2018

2016

2017

2018

Сульфид натрия

Осадка нет

Осадка нет

Осадка нет

Чёрный осадок

Чёрный осадок

Чёрный осадок

Осадка нет

Осадка нет

Осадка нет

Черный осадок

Черный осадок

Чёрный осадок

Иодид калия

Осадка нет

Осадка нет

Осадка нет

Чёрный осадок

Чёрный осадок

Чёрный осадок

Осадка нет

Осадка нет

Осадка нет

Чёрный осадок

Чёрный осадок

Чёрный осадок

На основе данных таблицы построили диаграммы, которые наглядно показывают наличие ионов свинца в хвое сосны обыкновенной

Данные 2016 года

Данные 2017 года

Данные 2018 года

Вывод: При добавлении  йодида калия в пробах Татаур и Свалка ТБО выпал желтоватый осадок, что говорит о наличие ионов свинца 

Данные 2016 года

Данные 2017 года

Данные 2018 года

Вывод: При использования сульфида натрия в хвое сосны, произрастающей в местечках Татаур и Бывшая свалка ТБО,  были обнаружены ионы свинца, о чём свидетельствует выпавший чёрный осадок.

Исследование почвы:

Для исследования отобрали образцы почвы  ( 2 столовых ложки) в четырёх пунктах на различном расстоянии от населённого пункта. Предварительно высушили  и отобрав инородные фрагменты.  После этого взвесили на фильтрах, на  электронных весах  по 10 г каждого образца почвы.

Следующим  нашим действием было перенести навески в пронумерованные конические колбы. Налили в каждую по 15 мл HNO3, взболтали в течение 2 - 3 минут. Полученные вытяжки отфильтровали в пронумерованные стаканы, используя для каждой вытяжки свой фильтр.

Для анализа из каждого стакана взяли по 5 мл фильтрата и поместили в четыре пронумерованные пробирки, используя для этого мерную пипетку.

Провели осаждение ионов свинца в пробирках, прилив равные объемы реактивов.

    Поставили  пробирки в штатив, дали осадкам настояться. После чего, сравнили и      сделали  вывод о содержании ионов свинца в почве на разных участках.

Место взятия проб Реагенты	Аэродром		Свалка ТБО		Черёмушки		Татаур
	2017	2018	2017	2018	2017	2018	2017	2018
Сульфид натрия	Осадка  нет	Осадка  нет	Осадок  есть	Осадок  есть	Осадка нет	Осадка нет	Осадок есть	Осадок есть

Данные 2017 года

Данные 2018 года

Вывод: При использования сульфида натрия в почве, расположенной  в местечках Татаур и Бывшая свалка ТБО,  были обнаружены ионы свинца, о чём свидетельствует выпавший чёрный осадок.

Исследование грибов:

Для  проведения  исследования были собраны грибы в намеченных местах. Грибы с каждого участка были высушены и измельчены. После этого на электронных весах взвесили по 100 гр высушенных  измельчённых грибов и поместили в пронумерованные  пробирки. Затем в каждую пробирку  добавили в  50мл смеси этилового спирта и воду в соотношении- 1:2 после прокипятили смесь, чтобы свинец перешел в раствор.  Добавили в раствор по каплям иодид калия. При наличии  ионов свинца образуется жёлтый осадок.

Место взятия проб Реагенты	Аэродром		Свалка ТБО		Черёмушки		Татаур
	2017	2018	2017	2018	2017	2018	2017	2018
Сульфид натрия	Осадка  нет	Осадка  нет	Осадок есть	Осадок есть	Осадка  нет	Осадка  нет	Осадок есть	Осадок есть

Данные 2017 года

Данные 2018 года

Вывод: При использования сульфида натрия, в грибах, произрастающей в местечках Татаур и Бывшая свалка ТБО,  были обнаружены ионы свинца, о чём свидетельствует выпавший чёрный осадок.

Заключение

В ходе проведения исследовательской работы по выявлению ионов свинца в разных биоценозах  можно сделать следующие выводы:

1. В разных  пробах (хвоя, почва, грибы) взятых с местечка Татаур и Свалка ТБО были обнаружены ионы свинца, о чём свидетельствует выпавший осадок при проведении исследования.
2. Возможная причина  нахождения в  разных биоценозах ионов свинца в этих местах связана  с залежами руд металлов, поскольку воздух  чистый о чём свидетельствует  наличие лишайника уснея на ветвях деревьев
3. Необходимо  и в дальнейшем комплексное исследование этих районов на наличие тяжёлых металлов

Список использованной литературы

1. 
   Боев В. М., Красиков С. И., Воронкова И. П. Загрязнение свинцом некоторых объектов окружающей среды //Гигиена и санитария. 2004. №1. С. 25-28 
2. 
   Куинджи Н. Н. Валеология: Пути формирования здоровья школьников: Методическое пособие. – М.: Аспект Пресс, 2001. – 139 с 
3. 
   Онищенко Г. Г. Социально-гигиенические проблемы состояния здоровья детей и подростков // Гигиена и санитария. – 2001. - № 5. – С. 7-11. 
4. 
   Онищенко Г. Г. Окружающая среда и состояние здоровья населения Российской Федерации // Здравоохранение Российской Федерации. – 2003. - № 1. С. 8 – 11. 

5. 
   Савченко О. В., Хотимченко Ю. С. Энтеросорбция свинца Детоксалом у детей // Педиатрия. 2002. №2 76-80 с. 
   
   

Приложение

Подготовка к проведению работы

Измельчение хвои Сосны

Взвешивание хвои на электронных весах

                                         Перетирание  хвои

Проведение эксперимента

При добавлении йодида калия в раствор хвои и грибов

При добавлении сульфида натрия в раствор хвои

                        

                           

Краткое описание документа:

Одна из проблем загрязнения окружающей средысвязана с тяжелыми металлами. Из них наибольший вклад в загрязнение биосферы вносит свинец. Его содержание в окружающей среде растет в силу увеличения антропологических нагрузок и его выброса и сброса с отходами производства и потребления. Свинец-яд высокой токсичности, т.е. 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.

Опасность заражения ионами свинца для человека, окружающей среды возникает преимущественно на этапе утилизации отработавших аккумуляторов. По-прежнему батареи после использования выбрасываются на свалки. По экспертным оценкам, на свалках, транспортных площадках и других местах по всей территории России в настоящее время находится до 1 млн. тонн свинца в отработавших свой срок аккумуляторах.

С начала 1930-х гг. к большинству бензинов стали добавлять тетраэтилсвинец (этиловую жидкость). Эта добавка увеличивает октановое число и действует в качестве антидетонатора, т. е. предотвращает взрывное сгорание бензина. Тетраэтилсвинец представляет собой бесцветную летучую, очень ядовитую жидкость. До 75% свинца, содержащегося в бензине, выделяется в воздух с выхлопными газами автомобилей. При сгорании 1 л. горючего в воздух попадает от 200до 500 мг. свинца. В течение года с выхлопными газами автомобиля в окружающую среду выбрасывается около 1 кг. этого металла. С увеличением числа автомобилей опасность свинцового загрязнения атмосферы возрастает.

Свинец активно поглощается в воде взвешенными веществами и осаждается с ними в данных отложениях, а также в почвах, богатых глинисто-гумусовыми компонентами. Почвы по-разному удерживают свинец. В тяжелых почвах свинец малоподвижен, а в легких он быстро перемещается в растения и включаются в пастбищные цепи.

Повышение содержания свинца в овощах, фруктах, выращенных вблизи автострад, а также в коровьем молоке представляет опасность для здоровья человека. Однако главная опасность-это свинец, рассеянный в воздухе. Соединения этого металла через легкие попадают в кровь человека.