Исследовательская работа по биологии и экологии Тема: Обнаружение свинца в предметах обихода.

ГОУ СОШ № 430

ЮВАО

Исследовательская работа по биологии и экологии

Тема: Обнаружение свинца в предметах обихода.

Работа ученицы 11 класса

Солодиловой Екатерины.

Руководитель:

Кунцевич Ангелина Николаевна

учитель биологии и экологии.

Москва 2011

Введение.

На информационном канале «Новости» в медицинском обозрении услышала сообщение: «Свинец и здоровье детей». Поразило и шокировало, что результаты ряда крупных международных и национальных проектов подтвердили, при увеличении концентрации cвинца в крови ребенка с 10 до 20 мкг/дл происходит снижение коэффициента умственного развития (IQ). В России исследования по определению содержания cвинца в крови детей крайне немногочисленны, но их результаты свидетельствуют о его повышенном уровне у детей, проживающих вблизи аккумуляторного завода в С.-Петербурге, металлургических заводов в городах Белово, Карабаш и Красноуральск, стекла Гусь – Хрустальный, Белово, Владикавказ, Дальнегорск, Саранск, Рудная пристань, Свирск и ряд других.

Свинцовое загрязнение… Как оно осуществляется? Как этот тяжелый металл попадает в организм человека? Как влияет на здоровье? Все эти вопросы тут же возникли в голове…

Под руководством моего учителя биологии А.Н.Кунцевич, познакомилась с большим количеством литературы по этой проблеме.

По степени воздействия на живые организмы свинец отнесен к классу высокоопасных веществ наряду с мышьяком, кадмием, ртутью, селеном, цинком, фтором и бенз(а)пиреном (ГОСТ 17.4.1.02-83). Опасность свинца для человека определяется его значительной токсичностью и способностью накапливаться в организме. Различные соединения свинца обладают разной токсичностью: малотоксичен стеарат свинца; токсичны соли неорганических кислот (хлорид свинца, сульфат свинца и др.); высокотоксичны алкилированные соединения, в частности, тетраэтилсвинец.

1. Влияние свинца на здоровье человека.

1. Пути поступления свинца в организм.

В организм человека большая часть свинца поступает с продуктами питания (от 40 до 70%), а также с питьевой водой, атмосферным воздухом, при курении, при случайном попадании в пищевод кусочков свинецсодержащей краски или загрязненной свинцом почвы.

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. Загрязнение продуктов в сборной жестяной банке объясняется тем, что припой, используемый при сварке швов, содержит до 60% свинца, а используемые покрытия не выдерживают "агрессивной" среды продукта. В 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.

II. Источники загрязнения среды.

1. Стационарные источники.

1. Загрязнение окружающей среды свинцом и его соединениями предприятиями металлургической промышленности определяется спецификой их производственной деятельности: непосредственное производство свинца и его соединений; попутное извлечение свинца из других видов сырья, содержащих свинец в виде примеси; очистка получаемой продукции от примеси свинца и т.д. 

2. Производство аккумуляторов в машиностроении использует половины потребляемого в стране свинца.

3. В топливно-энергетическом комплексе загрязнение окружающей среды свинцом обусловлено производством этилированных бензинов и сжиганием топлива (прежде всего угля). 

4. Выбpосы и сбpосы соединений свинца в химическом комплексе связаны с пpоизводством пигментов, сиккативов, специальных стекол, смазок, антидетонационных пpисадок к автомобильным бензинам, полимеpизацией пластмасс и др. В лакокрасочном производстве.

5. Стекольными предприятиями. Производство хрустальной посуды, оптического стекла типа "тяжелый флинт", деталей кинескопов, специальных свинцовых стекол для спайки с металлами и другими стеклами следует рассматривать как источники загрязнения окружающей среды, в первую очередь атмосферного воздуха, соединениями свинца.

Концентрация свинца в отходящих газах при варке малосвинцового стекла составляет до 600 мг/м3. 

6. В производство консервов (использование свинецсодержащих припоев при изготовлении жестяных банок) большую опасность представляет возможность попадания свинца, содержащегося в припое, в продукты питания при хранении консервов.

7. Существенными источниками загрязнения окружающей среды свинцом и его соединениями являются предприятия оборонной промышленности.Поступление свинца в окружающую среду происходит также при производстве свинецсодержащих боеприпасов, нанесении свинцовых покрытий и других специальных работах. 

8. Полигоны твердых бытовых отходов (ТБО) представляют собой мощные площадные источники загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, в том числе свинцом. 

2. Нестационарные источники.

1. В авиации использование этилированных бензинов марок Б-91/115, Б-100/130, Б-95/130 и др.

2. В ракетно-космической технике основным источником свинцового загрязнения являются пиросредства.. Общая эмиссия указанных соединений свинца составляет от 250 до 500 т/год.

3. К нестационарным источникам поступления свинца в окружающую среду следует отнести также охотничий промысел и любительскую охоту, в частности загрязнение окружающей среды свинцовой дробью. Оценочные расчеты свидетельствуют, что в целом по России ежегодно в водно-болотные угодья попадает до 1400 т свинца.

Таблица 1.Характеристика источников свинцового загрязнения окружающей среды России в 2009 г. по отраслям и видам деятельности, (тонны свинца).

Увеличение содержания свинца в почве, как правило, но не всегда, ведет к его накоплению растениями как на незагрязненных почвах, так и почвах естественных геохимических аномалий. В соответствии с этим содержание свинца в растениях, выращенных на почвах легкого механического состава (песчаных и супесчаных) колеблется от 0,13 до 0,96 мг/кг; в почвах тяжелосуглинистых (с рН

Аккумуляция свинца представителями животного мира зависит от множества факторов и, в первую очередь, от их таксономической принадлежности. Подтверждена прямая зависимость между уровнем загрязнения атмосферного воздуха свинцом и степенью его накопления в организме теплокровных животных, обитающих рядом с производствами.

Зададимся вопросом, правильно ли каждая семья утилизирует то, что опасно? Вот и приходим к решению исследовать доступные бытовые предметы на наличие свинца…

Цель работы: Выявить наличие свинца в предметах обихода и подтвердить, что при неправильной утилизации идет мощное загрязнение среды и ухудшение здоровья.

Задача работы:

По возможности информировать через учащихся семью каждого школьника о проблеме свинцовой опасности для здоровья человека, особенно ребенка.

Для этого наладить с помощью простейшей памятки минимум просветительской работы по данной проблеме.

Метод: Частично поисково-исследовательский с элементами практического химического анализа.

Лабораторная работа.

.Тема: Обнаружение свинца в предметах обихода.

Метод обнаружения свинца основан на цветной реакции в результате которой образуется желтый осадок иодида свинца (II).

Чувствительность метода – 0,1 мг в 5 мл раствора. Если осадок не выпадет, значит, изделие не содержит свинец в ощутимых количествах.

Реактивы и оборудование: сушильная печь, тигельные щипцы, измерительный цилиндр емкостью 10 мл, 30 – мл стаканы, дистиллированная вода, концентрированная уксусная кислота, кристаллический йодид калия.

Ход работы: берем для исследования 4 образца: а) изделие из глазурованной керамики, б) изделие из хрусталя, в) крышку от пластиковой бутылки с надписью,

г) кусочек красящего слоя от старой дачной рамы.

1. Подготовка образцов (работа осуществляется в вытяжном шкафу):

а). в изделие из керамики налить 25 мл концентрированной уксусной кислоты*б). образец красящего слоя с рамы ( для опыта достаточно несколько кусочков краски общим размером с монету) поместить в 30 – мл стакан, добавить 25 мл уксусной кислоты;

в). крышка от пластиковой бутылки – аккуратно вырезать надпись и поместить в 30 – мл стакан, добавить 25 мл уксусной кислоты, погрузить образец в кислоту стеклянной палочкой до растворения красящего слоя;

г). в изделие из хрусталя налить 25 мл концентрированной уксусной кислоты*

*Анализируемые изделия заливают концентрированной уксусной кислотой, чтобы перевести содержащийся в них свинец в растворимую форму;

2. Ставим полученные растворы из образцов в сушильную печь (она устанавливается в вытяжном шкафу) для удаления избытка кислоты (остатки кислоты удаляются из раствора, т.к. она обладает маскирующим действием).

Упаривание раствора производим в течение одного часа при температуре 150 – 200 градусов С. Полноту удаления кислоты можно контролировать по окраске синей лакмусовой бумажки, наклеенной на стекло вытяжного шкафа с внутренней стороны.

Если при открывании шкафа ощущается запах уксуса, упаривание продолжают, температура 170 – 200 градусов.

3. Выключить печь и вынуть исследуемое изделие щипцами.

4. После охлаждения изделия добавить 5 мл дистиллированной воды и хорошее взболтать для растворения ацитата свинца, получается прозрачный бесцветный раствор (из непрозрачных керамических изделий раствор слить в стакан и наблюдать окраску)

2+ +

Pb + 2CH3COOH Pb(CH3COO)2 (p – p) + 2H

5. Добавить в раствор немного кристаллического иодида калия и размешать до растворения.

Pb(CH3COO) 2 (p-p) + 2KI(тв.)

PbI2(тв.) + 2СH3COOK(p-p)

(желтый осадок)

6. В образцах изделий а), б), г) - найден свинец.

В образце изделия в) – нет, значит, изделия а), б),* г) – должны быть правильно утилизированы, если они выбрасываются за ненадобностью, чтобы избежать заражения среды и нанесения вреда здоровью живых существ**

* В производстве декоративных красок можно вполне отказаться от использования свинцовых пигментов, заменив их ферритами, титанатами, алюминатами.

**При этом не надо бояться использовать хрустальную и керамическую посуду, т.к. изделия выпускаемые по ГОСТу в процессе бытового использования не приводят к выщелачиванию свинца. И воздействия его на организм человека практически исключено.

ВЫВОД: Исследование собственной среды обитания привело меня к неутешительным выводам о том, что технический прогресс не только друг, но и враг человека, особенно если каждый равнодушен к своей судьбе и судьбе будущих поколений неумело, неразумно используя способы утилизации отходов. Игнорируя их сортировку по степени опасности для живого, мы губим среду обитания и свое здоровье. Времена « с глаз долой из сердца вон», «моя хата с краю, ничего не знаю» прошли! Просветительская работа по экологическим проблемам «просится» на уроки в школу с 1 класса, а в 11 классе, на экраны телевидения вместо глупых сериалов и ток шоу…

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В конце своей работы хочу сослаться на интересные мысли, почерпнутые мною из статьи Ю.В. Чайковского «Экологический аспект преподавания истории». Еще в глубокой древности экологической язвой Греции были Лаврионские серебряно – свинцовые рудники. Рабы в тысячах шахт чахли при свете дня в свинцовых испарениях плавильных печей. От газов сохли растения, от промывочных вод гибло все живое в ручьях, леса были вырублены. До сих пор Лаврион украшают лишь холмы отвалов голой, пустой породы и шлака. И все это именовалось «серебряной сокровищницей Афин».Очень не скоро стала приходить в голову античных философов мысль, что причиной катастрофы может быть нарушение среды обитания. В Римской империи добывалось около 80000 т свинца в год. Из него делали листы кровли, водопроводные трубы, ядра, таблички для письма, украшения, посуду, косметику, даже кушанья подслащали ядовитым « свинцовым сахаром». Таким образом массовые отравления свинцом считают одной из причин падения западно – римского мира. НО вся масса античного свинца - всего 15 % от свинца ХХI века. Теперь, вопрос в том, какие действия нужны, чтобы спастись… Настало время бить в набат!

Памятка

Дорогие ребята!

Узнайте сами и расскажите своим родителям, что СВИНЕЦ – тяжелый и опасный для здоровья металл.

Поэтому правильно утилизируйте предметы, содержащие свинец:

1. батарейки от сотовых телефонов и для бытовых приборов;

2. аккумуляторы от папиных машин;

3. старые автомобильные покрышки;

4. банки с засохшими красками после ремонта;

5. никогда не покупайте фрукты, овощи, арбузы, дыни, продающиеся у дорог;

6. не собирайте вдоль дорог грибы и ягоды;

7. ограничьте употребление продуктов из жестяных банок.

Список используемой литературы:

1. Новиков Э. А. «Человек и литосфера». Ленинград, 1996 г.

2. Федоров Е. К. «Почва, город, экология». Москва, 2002 г.

3. «Экологический кризис и социальный прогресс». Госкомиздат, 1997 г.

4. Илькун Г. М. «Загрязнители атмосферы и растения». Киев, 1998 г.

5. «Исследование поведения загрязняющих веществ в окружающей среде». Госкомиздат,2000 г.

6. Мельников Н. Н. «Пестициды и окружающая среда». Химия, 1999 г.

7. Плотников В. И. «На перекрестках экологии». Москва, 2005г.

8. Э. Г. Хефлинг «Тревога в 2000 году». Москва, 2001 г.

9. Журнал «Экология и жизнь» № 5 2002 г., стр. 32 – 35.

10. Журнал «Химия и жизнь» № 3 1995 г., стр. 7.

11. Подписка журналов:1. «Экология и жизнь» 2002 – 2009 гг.

2. «Химия и жизнь» 2000 – 2009 гг.

3. «Экологическое образование» 2007 – 2009 гг.