Научно-исследовательский проект "Выявление ионов свинца в хвое сосны обыкновенной, произрастающей в окрестностях п. Кажым"

Научно-исследовательский проект "Выявление ионов свинца в хвое сосны обыкновенной, произрастающей в окрестностях п. Кажым"

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  исследования по выявлению  тяжёлых металлов (в частности ионов свинца) в различных компонентах природы.

Гипотеза: хвоя сосны обыкновенной, расположенной в разных местах п. Кажым, может содержать ионы свинца.

Цель: Выявить ионы свинца в хвое сосны обыкновенной, произрастающей в окрестностях п. Кажым

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:
1. Определить участки для проведения исследования.
2. Собрать материал для исследования в разных местах  посёлка
3. Подготовить оборудование  для проведения исследования  собранного материала
4. Измельчить хвою сосны разных участков
5. Поместить  измельчённую хвою в разные ёмкости  по 5 гр
6. Добавить в каждую пробу раствор этилового спирта и воды в соотношении 1:2.
7. Полученную смесь каждой пробы поместить на  5 минут в водяную баню.
8. В полученный экстракт добавить 1-2 капли сульфида натрия или йодит калия
7. Провести наблюдение за выпадением осадка  и сделать вывод.
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. 

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 свинец содержащая 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 сердечно-сосудистую, 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 четыре места сбора  материала:
Бывший аэродром – расположен вдоль трассы Кажым – Койгородок на расстоянии 1-1,5 км от посёлка.
Свалка ТБО – расположена на расстоянии 500 м от населённого пункта
Котельная – расположена в местечке «Черёмушки» в  черте населённого пункта.
Татоур- удалён от населённого пункта и автомобильных дорог на 500 -1000 мВ качестве материала была собрана хвоя сосны обыкновенной в этих местах. Каждый материал был помещён в специальный пакет с маркировкой  места сбора.
Кроме этого было подготовлено следующее оборудование:
Электронные весы                                                        
Ступка с пестиком                                                                  
Реагенты

Экспериментальный этап
После сбора растительного  материала для исследования, каждую пробу подписали и пронумеровали. Затем каждый материал мы измельчили при помощи пестика и фарфоровой чашечки. Это необходимо для того, чтобы химическая реакция протекала быстрее.
В полученную 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.
 

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

Вывод: При добавлении  йодида калия в пробах Татоур и Свалка ТБО выпал желтоватый осадок, что говорит о наличие ионов свинца 
 
Вывод: При использования сульфида натрия в хвое сосны, произрастающей в местечках Татоур и Свалка ТБО,  были обнаружены ионы свинца, о чём свидетельствует выпавший чёрный осадок.