«Транспорт- источник свинцового загрязнения окружающей среды»

Региональная  научно­практическая конференция школьников «Эврика» Секция ХИМИИ, БИОЛОГИИ   «Транспорт­ источник свинцового загрязнения окружающей среды»                                                                     Автор: Шельгова Мария МОУ «Светлополянская СОШ», 10 класс, с.Светлая Поляна Болотнинского района Новосибирской области Научный руководитель: Данилова Нина Ивановна, учитель биологии первой квалификационной категории Контактный телефон: 58­286 с.Светлая Поляна, 2010 Тезисы к работе «Транспорт­ источник свинцового загрязнения окружающей среды». 1.Цель работы: выявить загрязнения свинцом отдельных участков, находящихся  на территории Болотнинского района, изучить влияние загрязнения на организм  человека. 2. Практическая значимость проекта состоит в том, что полученную информацию по результатам исследовательской работы можно использовать в обыденной  жизни, на факультативных занятиях, элективных курсах по биологии. 3. В соответствии с целями и задачами исследования были использованы методы систематизации теоретического материала, исследовательские методы,  анкетирование учащихся. 4. Взяты пробы грунта возле территории школы, берегу реки Ояш, обочине  дороги улицы Московская города Болотное, в ста метрах от автотрассы  Новосибирск­ Болотное. 5. Ионы свинца в грунте обнаружены на обочине дороги улицы Московская на  расстоянии до 12 метров, автотрассе Новосибирск­ Болотное на расстоянии до  12 метров, под железнодорожным мостом через реку Ояш на расстоянии до 3  метров. 6. Свинцовое загрязнение представляет серьезную угрозу здоровью человека.  Особую опасность оно представляет для детского организма. 7. Основные пути поступления свинца в организм­ дыхательная система и  желудочно­ кишечный тракт. 8. Наибольшая концентрация свинца наблюдается в корнях растений, меньшая­ в  вегетативных частях, а наименьшее содержание в репродуктивных органах­ плодах, семенах. 9. Значительное увеличение концентрации свинца обнаруживается в овощах,  выращенных на пригородных участках, находящихся вблизи крупных  автомагистралей. 10. Рекомендации: ­ не использовать в пищу овощи и фрукты, выращенные  вблизи автомагистралей, железнодорожных путей; ­ озеленять участки и территории деревьями, хорошими поглотителями свинца:  береза, липа, акация желтая. ­ провести разъяснительную работу с администрацией детского сада «Теремок»  о необходимости  озеленения территории и смены  места зоны отдыха детей. Содержание   /Введение                                                                                          Страницы              1. Актуальность проблемы…………………………………………………… 2 2. Цели и задачи…………………………………………………………………2 3. Объект исследования………………………………………………………. 3 4. Предмет исследования……………………………………………………... 3 5. Продолжительность исследования………………………………………...3 6. Участники исследования……………………………………………………. 3 7.Методы исследования и проведенные мероприятия…………………… 3 8. Источниковая база. //. Основная часть: 1. Сведения о ксенобиотиках………………………………………………………..4 2. Предельно допустимые нормы свинца……………………………………..4 3.Влияние свинца на организм человека. ………………………………….4 - 5 4. Симптомы свинцового отравления…………………………………………….5 5. Источники загрязнения свинцом окружающей среды…………….5 - 7 6. Влияние ксенобиотиков на детский организм…………………………7 7. Исторические сведения о свинцовых загрязнениях……………….7 8. Пути поступления свинца в организм………………………………………7 9. Проведенные опыты…………………………………………………………..8 ­ 9 10.Анкетирование учащихся школы (5­11 классы)………………………….9 ///.Заключение. 1.Выводы и предложения…………………………………….................10 2.Использованная литература…………………………………..………11 3. Приложения……………………………………………………………..12 ­ 23 1 I Введение.                                                                                                           1.Обоснование исследовательской работы.                                                         «Природа не признает шуток; она всегда правдива,                                                           всегда серьезна, всегда строга; она всегда права ,                                                ошибки же и заблуждения исходят от людей»                                                                                                                       (В.Гете). Природа создала множество живых организмов­ простых и сложных, похожих и  совершенно не похожих друг на друга.  Вместе с неживой природой  они образовали сложную, но гармоничную систему­  природу Земли. Однако человек  своей деятельностью нарушает гармонию природы, нанося тем  самым вред не только окружающей среде, но и собственному здоровью. Спустя  полтора столетия слова поэта получили, к сожалению, полное подтверждение.   По территории Болотнинского района проходят автомобильная и железнодорожная магистрали республиканского значения. В течение дня проходят несколько сотен автомашин и десятков поездов. Транспорт- один из источников загрязнения воздуха, которые в результате работы двигателей загрязняют окружающую среду соединениями свинца. Выхлопные газы автомобилей дают основную массу свинца и кадмия, при износе шин в воздух попадает цинк. Эти тяжелые металлы являются сильными токсикантами и являются вредными для здоровья. Мы решили изучить, на какое расстояние распространяется свинцовое загрязнение от дороги.        2.Цели  исследовательской работы: 1. Изучить литературу о свинцовом загрязнении окружающей среды. 2. Выявить загрязнения свинцом отдельных участков, находящихся на  3. Изучить влияние загрязнения свинцом на организм человека. территории Болотнинского района. 3.Задачи  исследовательской работы: 1.  Установить, на каком расстоянии от транспортных магистралей         обнаруживаются следы ионов свинца на территории Болотнинского  района. 2. Установить, как растения способны задерживать распространение  свинцового загрязнения. 3. Выявить у учащихся, знают ли они о вреде свинцового загрязнения для здоровья. 2 4. Объект исследования:   Территория г Болотное, улица Московская, с.Светлая Поляна,   3 километра от станции  Чебула (берег реки Ояш под железнодорожным  мостом). 5. Предмет исследования: 1.Почва       Шельгова Мария ­ученица 10 класса МОУ «Светлополянская СОШ» 6.Участники исследовательской работы: 7.Методы исследования:  1.Изучение литературы, с целью выявления  сведений о свинцовом загрязнении  2.Взятие проб грунта на территории села Светлая Поляна (возле школы), берегу  реки Ояш ( под железнодорожным мостом), улице Московская города Болотное,  в 100 метрах от автотрассы, ведущей из Новосибирска до города Болотное.  3.Фотографирование мест  взятия  проб грунта. 4.Проведение опытов по выявлению содержания ионов свинца в почве 5.Анкетирование учащихся. 6.Обработка данных анкет и опытов. 8.Источниковая база 1.Всемирная сеть Интернета 2.Литература 3.Результаты анкетирования 3 ІІ. Основная часть     1. Сведения о ксенобиотиках. Многие виды промышленности, особенно химическая и металлургическая, а также автотранспорт служат источником загрязнения окружающей среды ксенобиотиками, то есть соединениями чужеродными для организма человека. К ним относятся: пестициды, тяжелые металлы, фенолы, детергенты, пластмассы. В воздухе ряда городов концентрация некоторых из них может превышать предельно допустимые в10 и даже в 25 раз. В группу ксенобиотиков включают металлы с плотностью большей, чем у железа, а именно свинец, медь, цинк, никель, кобальт, олово, хром и ртуть. По данным Всемирной организации здравоохранения, тяжелые металлы уже сейчас занимают второе место по степени опасности, уступая пестицидам и значительно опережая такие широко известные загрязнители, как диоксиды углерода и серы. 2. Предельно допустимые нормы свинца. ПДК свинца в атмосфере воздуха составляет 0,03 мг/куб.м, в воде-0,03 мг/л, в почве-32 мг/кг. В пищевых продуктах ПДК свинца составляет (мг/кг): мясо и птица-5; рыба, жиры и масла-1,0; молоко и молочные продукты-0,05; фрукты и овощи-0,4-0,5. 3.Влияние свинца на организм человека. Свинец вызывает обширные патологические изменения в нервной системе, крови, сосудах, активно влияет на синтез белка, энергетический обмен клетки и её генетический аппарат. Свинец подавляет ферментативные процессы превращения порфиритов кровообразования, –содержащие ферменты, SH холинэстеразу, различные АТФ-азы; угнетает окисление жирных ингибирует кислот, нарушает белковый, липидный и углеводный обмены, способен заменять 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, высокотоксичны 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. Повреждение нервных клеток тяжелыми металлами или другими вредными веществами ведет к задержке нервно-психического развития. 4 В России свинцовое отравление раньше рассматривалось лишь как профессиональное заболевание, характерное для некоторых производств. Однако в настоящее время в результате длительного и масштабного применения свинец накопился в окружающей среде в значительных, но не поддающихся учету количествах, что затрудняет адекватную оценку его воздействия. 4.Симптомы свинцового отравления. 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 способности к обучению. При содержании свинца в крови беременных 10-15 мкг/кг нарушается развитие зародыша, сокращаются сроки беременности, снижается масса тела новорожденных, при этом мальчики страдают больше, чем девочки. Обнаружена корреляция между концентрацией свинца в крови матери во время беременности и уровнем психического развития ребенка. Соединения свинца обладают канцерогенностью и генотоксичностью – они могут вызвать мутации, нарушая третичную структуру и функции ферментов синтеза и репарации ДНК. После попадания в организм человека часть свинца выводится с мочой, а часть, в зависимости от возраста, рациона питания и ряда других факторов остается в организме. У взрослых усвояемость свинца до приема пищи составляет 60-80 %, после еды-6%, а у детей- до 50% даже после еды. Более активно свинец усваивается при дефиците в организме соединений железа, кальция, цинка. Попав в организм, свинец поступает в кровь, а затем откладывается в костях (95%), почках, печени, мозге, волосах, ногтях, зубах. Свинец оказывает необратимое воздействие на нервную, репродуктивную систему, вызывает анемию, задержку умственного и физического развития у детей, повышения кровяного давления, агрессию, депрессию. В высоких дозах (80-100 мкг/л крови) он приводит к разрушению эритроцитов и ухудшению работы почек у детей 5.Источники загрязнения свинцом окружающей среды. Для профилактики отравлений свинцом важно определить источник его поступления в окружающую среду. Одним из источников загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами является сжигание топлива. В золе, оставшейся после сжигания 1 т каменного угля, в среднем содержится 200г цинка, 300г кобальта, 700г никеля, 400г урана, 200г олова, 500г германия, 100г свинца ,до300г бериллия. 5 Свирск), В России основными источниками выброса свинца в атмосферу являются крупные металлургические предприятия (Челябинск, Карабаш, Владикавказ, г.Белово Кемеровской области, Дальнегорск), предприятия по производству аккумуляторов( С.-Петербург, Курск, Подольск, содержащих свинец красок( Ярославль), тетраэтилсвинца(Дзержинск), стекла и хрусталя(Гусь-Хрустальный). Немалый вред приносит автотранспорт. Быстрый рост численности автомобилей в последние годы привел к тому, что в некоторых городах, где нет ни обогатительных комбинатов, ни металлургических заводов, за год в воздух выбрасывается до 8 тыс. т свинца, что превышает допустимый уровень. Анализ атмосферного воздуха в 100 городах нашей страны в 1993 году показал, что средняя концентрация свинца составила 0.008 мкг на кубический метр, причем в 80% образцов она превышала предельно допустимые значения (например, в воздухе жилых кварталов вблизи аккумуляторного завода в С.-Петербурге в 10 раз). В волосах детей, проживающих около такого завода в Курске, концентрация свинца составила 48 мкг/г. Серьезную угрозу здоровью представляет свинцовое загрязнение почвы. По данным обследований, почва большинства российских городов содержит в среднем 30 мг/кг свинца. Содержание свинца в почве значительно выше там, где расположены предприятия, связанные с его использованием, а также вблизи крупных автомобильных трасс. Свинец попадает в организм и при употреблении в пищу консервированных продуктов. Анализы отечественных консервов показали превышение в них допустимого уровня свинца. По данным экологического мониторинга, ежегодно в атмосферу поступает около 180 тыс. т свинца. Основным источником свинцовых загрязнений является мировой автомобильный парк, который в результате выбросов автомобильных двигателей обогащает атмосферу рассеянным свинцом, оседающим на поверхности почвы (в придорожной зоне) в виде мелких твердых частиц или рассеивающихся в воздухе в виде аэрозолей (Приложение №1). При сгорании 1 л этилированного бензина в воздух попадает 200-400 мг свинца. Вблизи автострад с интенсивным движением транспорта накапливается до 1000 мг свинца на 1 кг почвы. Уровень загрязнения свинцом почв вблизи автомагистралей зависит от интенсивности движения автотранспорта, основных направлений ветров, рельефа местности, скорости движения автомобилей, наличия придорожных кустарников и лесных массивов. Наибольшее загрязнение почв свинцом, в 7-15 раз превышающее фоновое, отмечается на расстоянии1-5 м от полотна шоссе. Аккумуляция свинца почвами зависит от таких их свойств, как кислотность, химический состав, поглощающая способность, которые в совокупности влияют на подвижность свинца и доступность его для растений. Распределение свинца в растениях неравномерное: наибольшая концентрация обычно наблюдается в корнях, меньшее–в вегетативных частях растений, а наименьшее его содержание отмечается в репродуктивных органах–плодах, семенах. 6 В корнеплодах и капусте, выращенных вблизи автомагистралей, количество свинца в 5-10 раз превышает предельно допустимую суточную норму. Значительное увеличение концентрации свинца обнаруживается также в овощах, выращенных на пригородных участках, удаленных от крупных городов на расстояние до 25 км. Загрязняют окружающую среду свинцом и многие отходы. Подавляющая по абсолютной массе часть свинца накапливается в бытовом мусоре- до 65%, в осадках канализационных стоков и осадках городских очистных сооружений- до 20%. При недостаточном контроле городские отходы, содержащие свинец, могут быть использованы в качестве удобрений, что делает реальной угрозу попадания его в организм человека с продуктами питания. 6.Влияние ксенобиотиков на детский организм. Высокая чувствительность детского организма к ксенобиотикам связана с ограниченными функциональными возможностями печени и почек, ответственных за выведение их из организма. Кроме того, чувствительность детей к действию ксенобиотиков значительно повышается в критические периоды развития иммунной, репродуктивной систем. Быстрый рост жировой и костной тканей создает условия для накопления в них ксенобиотиков, оставаясь при этом ниже уровня, вызывающего хронические заболевания у взрослых. Однако заболеваемость детей в таких зонах повышена в 1,5-2 раза. Ведь существующие предельно допустимые нормы ориентированы на организмы взрослых людей, а для детей ксенобиотики опасны в любых дозах. 7.Исторические сведения о свинцовых загрязнениях. Интересны исторические данные о частых свинцовых отравлениях населения в Древней Греции, Римской империи и средневековой Европе, где в качестве добавки к вину и пище использовали ацетат свинца, обладающий сладким вкусом. 8.Пути поступления свинца в организм. Основными путями поступления свинца в организм являются дыхательная система и желудочно-кишечный тракт. В кровь всасывается 30-50 % свинца, поступившего в дыхательные пути, и 10- 45 %, поступившего в пищеварительный тракт. Причем 50-60% свинца, поступившего в кровь, выводится через кишечник, остальное накапливается главным образом в костях. Источником поступления свинца в организм человека также может быть глиняная посуда, покрытая содержащей свинец глазурью, поскольку свинец, реагируя с кислотами, содержащимися в пище и вине, Американские учёные предупреждают о токсическом действии на детей свинцовых красок, которыми окрашены стены старых домов. В Англии серьёзную проблему представляет загрязнение свинцом питьевой воды, поскольку в старых зданиях водопроводные трубы часто бывали изготовлены из свинца, который постепенно выщелачивается мягкими и слабокислыми водами. образует растворимые соли. 1.Территория школы 2.Улица Московская города Болотное 3.Автотрасса Новосибирск- Болотное 4.Железнодорожны - + + + + + + + + - + + - + + - - - - 7 №2); №2); Были взяты пробы грунта в четырех местах: 1) обочина дороги возле МОУ «Светлополянская СОШ» (Приложение Проведенные опыты: 2) обочина дороги улицы Московская города Болотное (Приложение 3) в ста метрах от трассы Новосибирск- Болотное (Приложение №3); 4) под железнодорожным мостом через речку Ояш (3 км от станции Чебула) (Приложение №4). Проведенные опыты: Опыт 1.Определение содержания свинца в грунте. Материалы и оборудование: пробы грунта с различных участков (Приложение №5), пробирки, дистиллированная вода, воронки, фильтровальная бумага, хромат калия (Приложение №6). Готовим водные растворы грунта с различных участков (Приложение№7), пропускаем через фильтр и добавляем раствор хромата калия (Приложение№8). Наблюдаем изменение окраски раствора. Выпадает черный осадок сульфида свинца (Приложение№9). Места взятия пробы грунта Результаты проведенных опытов. На расст На расст На расст На обочин трассы е . 3 м - . 6 м - . 9 м - На расст На расст 12 м 100 м . - . - й мост через речку Ояш + положительная реакция на соединения свинца. Проведенные исследования показали, что на первом участке свинцового загрязнения не обнаружено (количество автомашин за 15 минут- 0, на территории школы имеется зеленая изгородь, состоящая из насаждений березы, разбиты клумбы, игровая зона располагается в 15 метрах от дороги за школой), свинцовое загрязнение наблюдается на втором, третьем и четвертом участках. Это объясняется тем, что скорость движения автомобилей на втором участке ограничена (количество автомашин за 15 минут- 38 штук), а на третьем участке наблюдается наиболее интенсивное движение автотранспорта (количество автомашин за 15 минут-96 штук). 8 Кроме того, вдоль улицы Московская практически нет зеленых насаждений вдоль домов и огородов, в трех метрах от дороги располагается детский сад «Теремок», на территории которого мало растений, являющихся хорошими поглотителями свинца, зона для игр и отдыха детей располагается всего в 5-6 метрах от автомагистрали (Приложение №10). На участке дороги Новосибирск - Болотное высажены лесополосы состоящие из лиственницы, тополя и березы, но при интенсивном движении автомобилей выделяется большое количество выхлопных газов и данных насаждений для их поглощения недостаточно. На четвертом участке свинцовое загрязнение обнаружено только вблизи железнодорожного полотна, опасность состоит в том, что вместе со сточными водами свинец попадает в реку Ояш, которая впадает в Обь (там он накапливается в мышцах рыбы, в наибольшем количестве в гонадах) (Приложение№11). Анкетирование учащихся. Проведен опрос учащихся 5-11 классов по следующим вопросам: 1.Знаете ли вы о загрязнении свинцом от выхлопных газов Вопросы 1 2 Да(%) 46 (79.3) 18 (31) Нет (%) 12 (20.7) 40 (69) 2.Знаете ли вы, что из почвы соединения свинца поступают в растения, а потом передаются через пищу в организм человека и животных? 3.Знаете ли вы какие отклонения в организме вызывают соединения свинца? Было опрошено 58 человек. В результате были получены следующие ответы: автомобилей? а) да б) нет. а) да б) нет. а) да б) нет 6 (10) 52 (90) 3 6.Обработка данных. что свинцовое загрязнение Проведенные опыты показали, зафиксировано на расстоянии до 12 метров, там, где не высажены деревья. Большинство учащихся знает о загрязнении окружающей среды транспортом, но не представляет последствия свинцового загрязнения для здоровья. 9 Выводы: 1.Провести разъяснительную работу с обучающимися об опасности выращивания овощей и фруктов вблизи от автомобильной магистрали. 2.Предложить администрации города Болотное и детского сада «Теремок» продумать озеленение территорий деревьями, которые улавливают пыль и газ и обладают избирательной способностью по отношению к вредным примесям в воздухе и различной устойчивостью к ним. Хорошими поглотителями свинца по обочинам дорог являются береза, липа, акация желтая. Список использованной литературы и других источников: 1.Бондарчук М.М., Ковылина Н.В. Волгоград,издательство «Учитель» 10 2008. 2.Воскресенский П.И., Неймарк А.М. Основы химического анализа. Москва «Просвещение» 1972. 3.Плечова З.Н., Репина Р.К.Экологический практикум. Чебоксары, 1998, издательство «КЛИО». 4.Всемирная сеть Интернета 5.Ливанов П. А., Соболев М. Б., Ревич Б. А. Свинцовая опасность и здоровье населения. // Рос. Сем. Врач. 1999, № 2 6.Корбанова А. И., Сорокина Н. С., Молодкина Н. Н. и соавт. Свинец и его действие на организм. // Мед. труда и пром. экология. 2001, № 5 7.Изомеров И. Ф. К проблеме воздействия свинца на организм человека. // Мед. труда и пром. экология. 1998, 8. Завьялов А.В. КМА и здоровье детей. «Экология и жизнь», 1997 - № 4 , 1998 – № 1 9. Николаев Л. А. Металлы в живых организмах. 10. Рувинова Э.И. Загрязнение среды свинцом и здоровье детей «Биология»,1998 - № 8 (февраль) 11. В. Муцетони Свинец на цветах. «Юный натуралист», 1990 - № 10 11 Отзыв на исследовательскую работу «Транспорт- источник свинцового загрязнения окружающей среды». Цели  исследовательской работы: 1. Изучить литературу о свинцовом загрязнении окружающей среды. 2. Выявить загрязнения свинцом  отдельных участков, находящихся на  территории Болотнинского района. 3. Изучить влияние загрязнения окружающей среды свинцом на организм  человека. Задачи  исследовательской работы: 1.  Установить, на каком расстоянии от транспортных магистралей         обнаруживаются следы ионов свинца на территории Болотнинского  района. 2. Выяснить, как растения способны задерживать распространение  свинцового загрязнения. 3. Выявить у учащихся, знают ли они о влиянии   свинцового загрязнения на здоровье человека. Методы исследования:  1.Изучение литературы с целью выявления  сведений о свинцовом  загрязнении.  2.Взятие проб грунта на территории села Светлая Поляна (возле школы),  берегу реки Ояш ( под железнодорожным мостом), улице Московская  города Болотное, в 100 метрах от автотрассы, ведущей из Новосибирска до  города Болотное.  3.Фотографирование мест  взятия  проб грунта. 4.Проведение опытов по выявлению содержания ионов свинца в почве 5.Анкетирование учащихся. 6.Обработка данных анкет и опытов. Работа посвящена исследованию влияния свинца на здоровье человека.  На основе проведенных опытов установлено, что свинцовое загрязнение обнаруживается на участках,  расположенных вблизи автомагистрали и железнодорожного полотна, что  представляет опасность для здоровья человека. Полученные результаты  позволили сделать выводы и рекомендации. Данная работа имеет практическую направленность, ее содержание можно  использовать для просветительской работы с учащимися школы и их  родителями,  для рекомендаций администрации Болотнинского района и  детского сада «Теремок» по предупреждению свинцовых загрязнений. Учитель биологии:                                  Н.И.Данилова Директор школы:                                     Н.И.Данилова