Проект Исследование почвы на ионы свинца

Исследовательская работа

 «Обнаружение ионов свинца в почве»

Выполнила:  ученица 9 класса

Свистун Марина

Руководитель:  учитель химии

Яркова Светлана Анатольевна

2014 – 2015 г.

Оглавление:

Введение ____________________________________________________________ стр. 3

Основная часть

1.      Источники свинца в окружающей среде_____________________________ стр. 4

2.      Влияние ионов свинца на почву и растения _________________________  стр. 5

3.      Пути поступления свинца в организм человека ______________________  стр. 6

4.      Воздействие свинца на организм человека __________________________ стр. 7

5.      Исследовательская часть ________________________________________  стр. 8

Вывод ______________________________________________________________  стр. 11

Заключение _________________________________________________________  стр. 12

Литература _________________________________________________________  стр.  13

Приложение ________________________________________________________   стр. 14

Введение

Свинец — один из наиболее общеизвестных токсичных для человека микроэлементов. В природных условиях свинец содержится в низких концентрациях в земной коре (преимущественно в виде сульфида), но широко распространен в окружающей среде в результате деятельности человека. Использование свинца и его соединений известно с доисторических времен. Он применялся для изготовления труб и столовой посуды еще во времена Римской империи. С ростом индустриализации росло и применение свинца, особенно широкое распространение оно получило в ХХ веке в связи с развитием автомобилестроения. Основное применение свинец нашел в производстве труб и радиаторов, красок и красителей, добавок к бензину, строительных материалов и батарей кислотных аккумуляторов. Все это привело к значительному загрязнению свинцом окружающей среды и все возрастающему воздействию его на человека. Его высокая токсичность определяется способностью проникать в организм и накапливаться в нем. Свинец и его соединения являются одним из основных загрязнителей окружающей среды. Свинец обладает способностью поражать центральную и периферическую нервную систему, костный мозг и кровь, сосуды, синтез белка, генетический аппарат, вызывает малокровие и параличи.

Основными источниками загрязнения свинцом являются выхлопные газы автомобилей, использующих этилированный бензин.

Цель моей работы– определить, содержание ионов свинца в почве улиц моего села, исследовать консервные банки на содержание свинца.

Для  выполнения  поставленной  цели необходимо решить следующие задачи:

1.      Изучить литературные источники о свинцовом загрязнении окружающей среды.

2.      Провести социологический опрос учащихся школы и жителей села о том, знают ли они о влиянии свинца на организм.

3.      Определить наличие ионов свинца в почве  и консервных банках.

Объект исследования: образцы почвы,  взятые возле автомобильной дороги на разных улицах села и банки из-под консервированных продуктов.

Теоретическая значимость работы определяется тем, что полученные в результате исследования данные расширяют знания о влиянии ионов свинца на окружающую среду и здоровье человека.

Практическая значимость исследования заключается в том, что полученные материалы можно использовать для оценки экологического состояния окружающей среды своей местности и экологической просветительской работы.

Источники свинца в окружающей среде

Согласно одной из теорий, падение могущества Древнего Рима объясняется использованием свинцового водопровода, кухонной посуды и сосудов для питья, которое привело к хронической свинцовой интоксикации знати и интеллигенции, что, кстати, подтверждается высоким уровнем содержания соединений свинца, обнаруженным в скелетах захоронений того времени.

В настоящее время выбросы свинца в окружающую среду в результате деятельности человека весьма значительны. Основными источниками загрязнения биосферы этим элементом являются: выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания, высокотемпературные технологические процессы (сжигание каменного угля, нефти и бензина), добыча и переработка металла. Перенос свинца в окружающей среде и его распространение происходит главным образом через атмосферу.

Однако металлургические заводы, в частности медеплавильные, остаются главными источниками загрязнений прилегающих к заводам территорий. Изготовление аккумуляторов для автомобилей, использование содержащих свинец сплавов в типографском деле, производство кабелей и многие другие отрасли промышленности являются потребителями этого элемента. Профессиональные отравления свинцом людей, работающих в этих отраслях, происходят в основном путем ингаляции.

 Случаи острого отравления в настоящее время встречаются редко. Особенно опасны для человека отравления, вызванные органическим соединением свинца — тетраэтилсвинцом Pb(C₂ H₅)₄, который представляет собой маслянистую бесцветную жидкость со специфическим резким запахом, более токсичную, чем сам свинец. Тетраэтилсвинец, добавленный в бензин в количестве 0,1 % для повышения его октанового числа, при сгорании моторного топлива выбрасывается в атмосферу. Он легко попадает в почву и загрязняет пищевые продукты.

Допустимый еженедельный прием свинца для человека составляет 3 мг. Это основано на данных о токсичности для взрослых людей и на предположении, что поглощается только 10 % принятого с пищей свинца. Установленная величина не относится к грудным и маленьким детям, поскольку не известна степень отрицательного воздействия свинца на эту возрастную группу. ПДК свинца в воздухе так же, как и для ртути, составляет 0,003 мг/м3.

Техногенная свинцовая нагрузка привела к тому, что резко повысилось содержание этого металла в объектах окружающей среды.

Влияние ионов  свинца на почву и растения

Причины летнего листопада – высокое содержание свинца в воздухе. Но, концентрируя свинец, деревья тем самым очищают воздух. В течение вегетативного периода одно дерево обезвреживает соединения свинца, содержащиеся в 130 л  бензина. Наименее восприимчивым к свинцу является клен, а наиболее восприимчивы орешник и ель. Сторона деревьев, обращенная к автомобильным магистралям, на 30-60 % “металличнее”. Хвоя ели и сосны обладает свойствами хорошего фильтра по отношению к свинцу. Она его накапливает и не обменивает с окружающей средой.

Накопление свинца ведут интенсивно грибы, мхи и лишайники и доводят его концентрацию до 64,76 частей на миллион соответственно. А вот более знакомые нам овес и клевер уже при концентрации свинца 50 частей на миллион начинают замедлять рост и урожайность снижается.

Исследователи изучили процесс накопления свинца в почве. Из атмосферы в почву свинец попадает чаще всего в форме оксидов, где постепенно растворяется, переходя в гидроксиды, карбонаты или форму катионов.

Если почва прочно связывает свинец, это предохраняет от загрязнения её грунтовые и питьевые воды, растительную продукцию. Но тогда сама почва постепенно становится все более зараженной и в какой-то момент может произойти разрушение органического вещества почвы с выбросом свинца в почвенный раствор. В итоге такая почва окажется непригодной для сельскохозяйственного использования. Общее количество свинца, которое может задержать метровый слой почвы на 1 гектаре, достигает 500-600 тонн. Такого количества свинца даже при очень сильном загрязнении в обычной обстановке не бывает. Почвы песчаные, малогумусовые устойчивы против загрязнения; это значит, что они слабо связывают свинец, легко отдают его растениям или пропускают через себя с фильтровыми водами.

Установлено, что в слое глубиной до 5 см свинец накапливается более интенсивно, чем медь, молибден, железо, никель и хром. И это печально, поскольку из всего этого ряда свинец – самый ядовитый. При такой “подкормке” растения “свинцевеют”. Отмечено интересная особенность растений – в различных своих частях накопливать различное количество свинца.   Например, салат и сельдерей в листьях накапливают значительно больше свинца, чем в корнях, а морковь и одуванчик – наоборот.

Отмечено активное накопление свинца в капусте и корнеплодах, причем именно в тех, которые повсеместно употребляются в пищу; например, отмечают большое содержание свинца в картофеле.

Выявили интересную особенность репчатого лука. Оказалось, что на фоновых участках он содержит свинца всего 0,07 частей на 1 млн. частей сухого вещества. На придорожных участках его концентрация гораздо меньше, но степень возрастания этой концентрации десятикратная. Так что и у репчатого лука “свинцовые фильтры” не вполне надежны.

Размеры зоны влияния автотранспорта на экосистемы сильно варьируют, и ширина придорожных аномалий содержания свинца в почве может достигать 100-150 м. Лесные полосы вдоль дорог задерживают в своих кронах потоки свинца от автотранспорта. В условиях города размеры свинцовых аномалий определяются условиями застройки и структурой зеленых насаждений. В сухую погоду происходит накопление свинца на поверхности растений; после обильных дождей значительная его часть (до половины) смывается.

На загрязненных свинцом почвах безопаснее выращивать зерновые культуры. Возделывание в этих зонах овощей, кукурузы на силос, кормовых трав может оказаться рискованным.

Свинец в консервах

 Переход на более современные технологии производства консервированных продуктов. Выяснилось, что одним из существенных источников поступления свинца в организм человека являются консервированные продукты.

Для изготовления баночных консервов используется особая жесть, покрытая с обеих сторон оловом. Олово представляет собой мягкий, легкоплавкий металл, поддающийся воздействию даже слабых органических кислот и раствора поваренной соли. В связи с тем, что олово иногда содержит примеси (свинец), которые при длительном хранении консервов могут переходить в консервированный продукт, содержание их нормируется. В основном повышение содержания свинца наблюдается консервах, помещенных в так называемую сборную жестяную тару которая спаивается сбоку и к крышке припоем, содержащим определенное количество свинца. К сожалению, пайка иногда бывает некачественная (образуются брызги припоя). Для профилактики отравления свинцом в настоящее время в качестве покрытия консервной жести широко используются лаки, которые должны быть устойчивыми к воздействию растворов органических кислот, сахара, поваренной соли.

Пути поступления свинца в организм человека

По степени воздействия на живые организмы свинец отнесен к классу высокоопасных веществ наряду с мышьяком, кадмием, ртутью.

Опасность свинца для человека определяется его значительной токсичностью и способностью накапливаться в организме. Различные соединения свинца обладают разной токсичностью: токсичны соли неорганических кислот (хлорид свинца, сульфат свинца и др.), тетраэтилсвинец.

В организм человека большая часть свинца поступает с продуктами питания, а также с питьевой водой, атмосферным воздухом, при курении, при случайном попадании в пищевод кусочков содержащей свинец краски или загрязненной свинцом почвы.

С атмосферным воздухом поступает незначительное количество свинца - всего 1-2%, но при этом большая часть свинца абсорбируется в организме человека.

В продовольственное сырье и пищевые продукты свинец может поступать из почвы, воды, воздуха, кормов сельскохозяйственных животных по ходу пищевой цепи. Кроме того, определенное значение имеет и возможность прямого загрязнения при производстве готовых изделий. Наиболее высокие уровни содержания свинца отмечаются в консервах в жестяной таре, рыбе свежей и мороженной, пшеничных отрубях, желатине, моллюсках и ракообразных. Высокое содержание свинца наблюдается в корнеплодах и других растительных продуктах, выращенных на землях вблизи промышленных районов и вдоль дорог.

Нельзя хранить и приготавливать пищу в декоративной фарфоровой или керамической посуде, поскольку очень часто глазурь, особенно желтого и красного цветов, содержит соли свинца, которые легко переходят в пищу.

Воздействие свинца на организм человека

Свинец – это тяжелый металл, токсичен, токсичная доза 1–3 г,смертельная доза для человека 10 г, является канцерогеном. Попадает в организм через пищевод, дыхательные пути, кожу, накапливается в организме и трудно оттуда выводится, при постоянной работе с ним будут появляться различные заболевания, связанные с токсичностью свинца. Во всем мире вредное воздействие свинца на здоровье человека в результате свинцового загрязнения окружающей среды, повышенных концентраций свинца на рабочем месте и в быту обходится человечеству невероятно дорого, вызывая распространение свинцовой интоксикации средивзрослых и детей, впоследствии долгие годы страдающих от тяжелых хронических заболеваний.

Поглощенный свинец содержится в крови и других жидкостях организма, накапливается в костях в виде нерастворимых трехосновных фосфатов. Свинец, отложившийся в костях в виде нерастворимого соединения, не оказывает непосредственного ядовитого действия.

 Однако под влиянием определенных условий запасы его в костях становятся мобильными, свинец переходит в кровь и может вызвать отравление даже в острой форме. К факторам, способствующим мобилизации свинца, относятся повышенная кислотность, недостаток кальция в пище, злоупотребление спиртными напитками. Правильное функционирование организма, рациональная диета препятствуют отравлению свинцом. Выделение свинца из организма происходит через пищеварительный тракт и почки, причем повышенное содержание свинца в моче (более 0,05 мг/л) служит одним из показателей отравления свинцом. Установлено выделение свинца и с женским молоком.

Дети дошкольного возраста наиболее восприимчивы к вредному воздействию свинца, поскольку их нервная система находится в стадии формирования.Даже при низких дозах свинцовое отравление вызывает снижение интеллектуального развития, внимания и умения сосредоточиться, отставание в чтении, ведет к развитию агрессивности, гиперактивности и другим проблемам в поведении ребенка. Эти отклонения в развитии могут носить длительный характер и быть необратимыми.

Вредное воздействие свинца на здоровье взрослых проявляется вповышении кровяного давления, нарушении деятельности нервной системы, печени, почек, снижении репродуктивной функции, нарушении памяти, распада личности.

Исследовательская часть.

Практическая работа №1 Социологическое исследование.

Оборудование: листы- опросники.

Ход работы:

Я провела социологический опрос среди учащихся 8 – 11 классов нашей школы, для того чтобы выяснить, знают ли они о влиянии свинца на организм человека.

По результатам опроса я получила следующие данные:

1.      На вопрос «Как вы считаете, какая  экологическая обстановка в селе Виноградное?» 11% респондентов ответили «хорошая», 49% – «нормальная», 35% считают экологическую обстановку плохой и 5% затруднились ответить на вопрос.

2.      На второй вопрос о вреде свинца 53% ответили, что знают об этом, 33% не знают о вреде свинца и 12% затруднились с ответом.

3.      На вопрос о загрязнении свинцом окружающей среды выхлопными газами результаты следующие:

4.      О том, что из почвы соединения свинца поступают в растения, а с пищей передаются  в организм человека и животных знают только 36%, 64 % услышали об этом впервые.

5.      На вопрос, какие отклонения вызывает свинец в организме человека результаты следующие:

Для проведения второй работы я взяла пробы почвы

Практическая работа № 2. Определение наличия ионов свинца в почве.

Оборудование: пробы почвы, химические стаканы, пробирки, спирт, дистиллированная вода, фильтры, раствор сульфида натрия.

Ход работы: измельчить собранную почву, собранную на разных улицах села, поместить её в стаканы. Взвесили на фильтрах, предварительно уравновесив их на весах по 10 г каждого образца почвы. Перенесли навески в пронумерованные химические стаканы  (№ 1,2,3,4,5). Налили в каждый по 15 мл HNO₃, взболтали в течение 2 - 3 минут. Полученные вытяжки отфильтровали в пронумерованные стаканы, используя для каждой вытяжки свой фильтр. Провели осаждение ионов свинца сульфидом натрия. Выпадение черного осадка указывает на наличие свинца в исходной смеси:

Результаты:

Результат опыта	Проба №1	Проба №2	Проба №3	Проба №4	Проба №5
Черный осадок сульфида свинца	Черный осадок	Помутнение	Помутнение	Черный осадок	Помутнение
Присутствие ионов свинца	Присутствуют	Присутствуют в незначительном количестве	Присутствуют в незначительном количестве	Присутствуют	Присутствуют в незначительном количестве

Для исследования наличия свинца я взяла банки из-под консервированных продуктов.

Практическая работа № 3. Исследование консервных банок на примесь свинца.

Оборудование: консервные банки, эфир, 40 % - ный раствор уксусной кислоты, 4 %-ный раствор иодида калия.

Ход работы: очистить поверхность банки для исследования от жира кусочком ваты, смоченной эфиром. Другой кусочек ваты смочить 40 %-ным раствором уксусной кислоты и наложить на 3-4 минуты на очищенное место. Затем  на то же место наложить кусочек ваты, смоченной 4 %-ным раствором иодида калия. Быстрое пожелтение ваты указывает на примесь свинца выше нормы.

Результаты:

Консервы	Ананасы «Кормилица»	Фасоль «Кубанские консервы»	Кукуруза «Solvita»	Кукуруза «Пятый сезон»
Изменение цвета ваты	Нет изменений	Нет изменений	Очень слабое желтое окрашивание	Нет изменений

Выводы.

1.      49 %  учащихся 8-11 классов считают экологическую обстановку в селе удовлетворительной; 53 % респондентов знают о вреде свинца для здоровья; 51 % учащихся не знают о том, что выхлопные газы автомобилей загрязняют окружающую среду свинцом; 64 % не знали, что свинец из почвы поступает в растения, а потом с пищей передается в организм человека; и половина опрошенных (52 %) считают, что свинец нарушает процесс кроветворения в организме.

2.      Ионы свинца присутствуют большом количестве в нескольких пробах.

3.      В исследованных консервных банках примеси свинца не обнаружено, либо содержание свинца находится в пределах нормы (допускается не более 0,04 %). Только на банке из-под консервированной кукурузы «Solvita» наблюдалось очень незначительное окрашивание, значит, содержание ионов свинца в этой банке незначительно превышает норму.

Заключение

Загрязнение свинцом атмосферного воздуха, почвы и воды вблизи автомобильных дорог создает угрозу поражения свинцом населения, проживающего в этих районах, и, прежде всего детей, которые более чувствительны к воздействию тяжелых металлов.

 Для того, чтобы избежать возможности отравления свинцом  необходимо соблюдать основные гигиенические требования: проводить ежедневную влажную уборку жилых помещений, тщательно очищать ковровые покрытия пылесосом; обязательно менять обувь (желательно и одежду) при входе в помещение, запрещать детям принимать пищу на улице, следить, чтобы после возвращения с улицы и перед приемом пищи дети мыли руки, избегать железодефицита в питании, ежедневно принимать до 1 г кальция.

На основании проведенных исследований разработаны следующие рекомендации:

1.Нельзя собирать и употреблять в пищу растения, растущие вдоль автомобильных дорог, так как они накапливают вредные вещества из выхлопных газов автомобилей, а эти вещества при попадании в организм человека способствуют ухудшению его здоровья.

2. Необходимо высаживать вдоль автомобильных дорог и перед домами на улицах села растения, устойчивые к загрязнению окружающей среды для ограничения попадания вредных веществ выхлопных газов автомобилей в окружающую среду. Для этих целей подходят яблоня, липа мелколистная, клен платанолистный, берёза повислая, тополь черный.

3. Вскрытые консервы из жестяных банок, даже для кратковременного хранения помешать в стеклянную или фарфоровую посуду, так как под влиянием кислорода воздуха коррозия банок резко увеличивается и буквально через несколько дней содержание свинца  в продукте многократно возрастает.

Литература.

1.      Г. А. Ливанов, Б.А. Ревич, М.Б. Соболев Свинцовая опасность и здоровье населения. – Российский семейный врач. ДВГМУ, 1999 г.

2.      Н.А. голеницкая, Е.В. Зубович Методы определения ионов свинца в окружающей среде. – Химия в школе № 4, 2009 г, с. 61.

3.      http://76204s009.edusite.ru/Ecology/p25aa1.html

4.      http://www.eco.nw.ru/lib/data/06/3/040306.htm

5.      http://knowledge.allbest.ru/life/3c0b65625b2bd78b5d53a88421216d27_0.html

6.      http://works.tarefer.ru/98/100313/index.html

7.      http://voda.blox.ua/2008/12/Chem-opasen-svinets.html

8.      http://epom.ru/metody-opredeleniya-soderzhaniya-zhira/1411-kachestvennoe-opredelenie-svinca.html

9.      http://indigo.su/index.php?option=com_kunena&func=view&catid=29&id=15368&Itemid=100004

10.  http://ekosait.21429s01.edusite.ru/p34aa1.html

Приложение

Анкета о вреде свинца

1.      Как вы считаете, какая  экологическая обстановка в селеВиноградное?

а) хорошая          б) нормальная           в) плохая          г) затрудняюсь ответить

2.      Знаете ли вы, чем опасен свинец для здоровья?

а) знаю                  б) не знаю                 в) затрудняюсь ответить

3.      Знаете ли вы о том, что выхлопные газы автомобилей загрязняют окружающую среду свинцом?

а) да                       б) нет

4.      Знаете ли вы, что из почвы соединения свинца поступают в растения, а потом передаются через пищу  в организм человека и животных?

а) даб) нет

5.      Как вы думаете, какие отклонения в организме вызывают соединения свинца?

а) поражает нервную систему                    б) нарушает кроветворение

в) снижает иммунитет                г) никакого отрицательного действия не оказывает