Влияние антропогенных факторов на живые организмы

 

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя школа №5»

Ханты-Мансийского округа –Югра г. Когалым

 

 

 

 

 

 

 

Межрегиональный конкурс

«Инструментальные исследования окружающей среды»

 

 

 

«Влияние антропогенных факторов

на живые организмы»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автор: Латыпова Эльвира,

ученица 10«А» класса.

Руководитель: Киселева Наталья Геннадьевна,

учитель химии.

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление

 

 

Введение	3
Глава I. Литературный обзор по проблеме исследования	5
1.1 Тяжелые металлы	5
1.2  Жизненно необходимые  металлы	5
1.3 Отрицательное воздействие  тяжелых металлов	5
1.4 Поступление металлов  в окружающую среду	7
Глава II. Методика проведенных исследований	7
2.1 Опыт 1	7
2.2 Опыт 2	8
2.3 Опыт 3	8
2.4 Опыт 4	9
Глава III. Результаты и их обсуждение	9
Выводы по работе	10
Список используемой литературы	11
Приложения	12

                                                                                               

 

 

                                                            Введение

 

«Природа не признает шуток;

она всегда правдива, всегда серьезна, всегда строга;

она всегда права, ошибки же и заблуждения исходят от людей» (В.Гете).

 

Чтобы обеспечить свое существование, человечество должно иметь пищу, воду, кров, одежду, оружие и т.д. Все это с неизбежностью предполагает образование различного рода отходов, которые поступают в окружающую среду.  (Слайд 2)

Теоретически, в условиях города, возможно, избежать загрязнения  окружающей среды: получать чистую воду из сточных вод, а на иле сточных  вод выращивать сельскохозяйственную продукцию. Даже СО₂ и Н₂О, выделяемые при дыхании, можно было бы превратить с помощью растений и водорослей в углеводы и кислород. Однако согласно законам термодинамики такое изолированное существование веществ не может продолжаться бесконечно долго.

Любая деятельность человека оказывает воздействие на окружающую среду и воздействие отрицательное.

Деятельность человека причиняет ущерб окружающей среде независимо от его добрых намерений.  При изучении  в 9 классе темы «Металлы» для меня открылись огромные способности и возможности отдельной группы этих элементов.

 «Семь металлов  создал свет по числу семи  планет:

Дал нам космос на добро: медь, железо, серебро,

Злато, олово, свинец. Сын  мой, сера их отец.

И спеши скорей узнать: ртуть им всем родная мать…» (Слайд 3)

Так писал еще в 19 веке ученый- химик, народоволец, который  за свои свободолюбивые взгляды провел 20 лет в Шлиссербургской крепости, Морозов. Металлы применялись человеком еще до изобретения письменности. Часы истории человечества стали отсчитывать время быстрее, когда в его жизнь вошли металлы, и что важнее всего, их сплавы. Металлы продолжают играть ведущую роль в развитии всех областей жизнедеятельности человека, несмотря на то, что появились серьезные «конкуренты» - пластмассы, синтетические волокна, керамика, стекло. В своей работе мне хотелось бы отобразить другую – отрицательную - сторону металлов – их влияние на окружающую среду. Окружающая среда – колыбель человечества. Какие последствия оказывает на нас металлургическая промышленность, применение минеральных удобрений, автомобильный транспорт, фабрики и заводы? . Загрязнение происходит в основном через атмосферу, на поверхность почвы оседают аэрозоли, пары, пыль, сажа, растворимые вещества, принесенные с дождем, снегом. Загрязнители поступают из дымовых труб тепловозов и автомобилей. Все почвенные загрязнители включаются в пищевые цепи и с продуктами питания или водой попадают в желудочно-кишечный тракт человека. Организм человека испытывает влияние факторов окружающей среды. Вблизи котельных, железнодорожных сетей, обслуживаемых тепловозами на мазутном топливе, большого потока автотранспорта, работающего на дизельном серосодержащем топливе следует ожидать повышенное содержание соединений тяжелых металлов. Поэтому я поставила перед собой проблемный вопрос: каким же образом тяжелые металлы влияют на окружающую среду,  а главное - на человека? (Слайд 4) И можно ли, используя метод биоиндекации, определить наличие ионов тяжелых металлов в окружающей среде. Поэтому свою работу я посвящаю  определению содержания тяжелых металлов в пробах снега школьной территории и автомобильной трассы, а также выяснению влияния ионов тяжелых металлов на рост и развитие растений. И выдвинула гипотезу исследования: тяжелые металлы, как антропогенный фактор, оказывают негативное влияние на окружающую среду и угнетают рост растений. (Слайд 6)

      Актуальность проблемы:

        По данным Всемирной организации  здравоохранения тяжёлые металлы  занимают второе место по степени  опасности, уступая пестицидам  и значительно опережая такие широко известные загрязнители, как диоксиды углерода и серы. Поэтому я считаю, что выбранная мной тема является актуальной не только для меня, десятиклассницы, но и для всех людей нашей планеты, ведь Земля – это наш общий дом. Сберечь Землю для нас – оберегать свой дом. (слайд 5)

     Объект моего исследования: антропогенные факторы, деятельность человека. Влияние человеческого фактора на окружающую среду я предлагаю рассмотреть с химической точки зрения: проследить воздействие ионов тяжелых металлов на фермент уреазу; и экологической: тяжелые металлы→ активность уреазы→ деятельность почвенных бактерий → переработка атмосферного азота и азота мочевины→ азот растительных белков.

Поэтому предметом моего исследования выступает фермент уреаза. (уреомидогидролаз, КФ 3515) .

  Я определила для себя следующую цель:

     Изучить влияния тяжелых металлов, как антропогенного фактора,   на экологическую ситуацию, человека и на окружающую среду. (Слайд 7)        

 

                Задачами работы являются:

     Познавательные

• изучить влияние тяжелых металлов на окружающую среду и здоровье человека;
• выявить основные источники поступления соединений тяжёлых металлов в окружающую среду;
• разработать методические рекомендации  экологического содержания;
• изучить биогенную роль меди, свинца и их соединений, степень их токсичности
• сделать выводы о влиянии, накопленных в окружающей среде металлов на здоровье человека

 

     Практические

• Исследовать влияния ионов тяжелых металлов Pb²⁺, Cu²⁺  на активность фермента уреазы , используя химические реактивы.
• Определить нахождение ионов тяжелых металлов в пробах снега, взятых на территории моей школы и вдоль автомобильной трассы города Когалыма.
• Экспериментально подтвердить влияние солей тяжёлых металлов на ферментативную активность уреазы; (Слайд 8)

 

                Методами   исследования моей работы являются теоретический и эмпирический, метод биоиндекации.

 

 

Глава I. Литературный обзор по проблеме исследования

        

          1.1 Тяжелые металлы (слайд 9)

Загрязнение окружающей среды – это процесс привнесения в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, биологических агентов, оказывающих негативное воздействие.

Антропогенные источники – это первичное и вторичное производство цветных металлов, стали, чугуна, железа; добыча полезных ископаемых; автомобильный транспорт; химическая промышленность; производство меди, фосфатных удобрений; процессы сжигания угля, нефти, газа, древесины, отходов и др. (Приложение 1)

 Из 108 элементов Периодической системы Д.И.Менделеева более трех четвертей составляют металлы, играющие важную роль в жизнедеятельности не только человека, но и всех живых организмов. К легким относят металлы с плотностью менее 4,5 г/см³ –плотности железа, которая принята за эквивалент. Это калий, натрий, алюминий, бериллий и др. Тяжелые металлы- группы металлов, включающие Cu, Ni, Co, Pb, Sn, Zn, Cd, Bi, Sb, Hg. Тяжелые металлы применяют как в элементарном состоянии, так и в виде разнообразных сплавов с другими металлами. [5]

 

1.2 Эссенциальные металлы. Большинство металлов являются эссенциальными, т.е. жизненно необходимыми. Они не синтезируются в организме и должны поступать из окружающей среды. Многие эссенциальные металлы необходимы в малых дозах – это микроэлементы, которые действуют как координаторы ферментов, витаминов в организме: кобальт – витамин В₁₂, хром обеспечивает толерантность глюкозы, железо и медь участвуют в образовании гемоглобина, цинк – компонент многих ферментов. Элементы, используемые организмом в относительно больших количествах, называют макроэлементами: натрий, кальций, фосфор и пр. [5]

 

1.3 Отрицательное воздействие тяжелых металлов (слайд 10-13)

 Некоторые металлы (цинк, хром, никель, медь, железо, марганец и др.) проявляют не только эссенциальное, но и токсическое действие на организм в зависимости от концентрации. Свинец, кадмий, ртуть, таллий, алюминий являются токсичными для организма элементами. Например:

 Свинец обычно попадает в организм из загрязненной питьевой воды или загрязненного воздуха. Вода из свинцовых труб может быть заражена свинцом. Пары от красок на свинцовой основе, выхлопные газы, загрязненный воздух от индустриальных заводов, или сигаретный дым могут содержать свинец. Как бы там ни было, многие продукты, содержащие свинец, теперь объявляются вне закона. Отравление свинцом у детей может задержать рост, нанести вред развитию двигательных навыков и повлиять на нейротрансмиссию, изменяя выделение и использование мозговых химических веществ, таких как допамин, серотонин и гамма-аминомасляная кислота, которые управляют поведением и эмоциями. Токсичность этого металла может также вызвать дефицит внимания, поведенческие расстройства, пониженный коэффициент интеллекта, плохую зрительно-слуховую координацию, бедный словарный запас и плохие навыки чтения. Немалый вред приносит автотранспорт. Быстрый рост числа 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.

Ртуть – это токсичный тяжелый металл, часто обнаруживается в тканях людей, имеющих зубные пломбы на основе амальгамы. Другие "поставщики" ртути – зараженная рыба, такая как тунец, латексная краска для стен и загрязненная вода. Отравление ртутью может вызвать понижение диапазона внимания, раздражительность и беспокойство артрит и воспаление, сердечно-сосудистые болезни, пищеварительные проблемы, слабоумие и аллергии. Результатом могут быть и учебные трудности. Люди, страдающие отравлением ртутью, часто сообщают о потере памяти и усталости. Этот металл может также пройти через плаценту беременной женщины и заразить плод. Вероятно, самая спорная проблема, связанная с ртутной токсичностью, находится в сфере стоматологии. Большинство стоматологических амальгам, содержащих ртуть, являются ядовитыми.

Кадмий также очень токсичен. Признаки токсичности кадмия – воспаленные суставы, пониженный аппетит, медленный рост, дефицит цинка и камни в почках. Больше всего отравлению кадмием способствует сигаретный дым; кадмий находится в высушенном табаке. Это отравляет как курильщика, так и некурящего. Активное и пассивное курение – сильные источники кадмия. Другие источники – вода из колодца, мягкая вода, сгущенное молоко и некоторые внутренние органы, такие как почки и печень. Кадмий может ослабить иммунную систему и способствовать распространению бактерий, вирусов, дрожжей и паразитов.

Медь. В настоящее время трудно найти область промышленности, где бы ни использовались медь, ее сплавы или соединения. Из меди изготовляют теплообменники, вакуум-аппараты, трубопроводы, электрические провода. Бронза, латунь, медно-никелевые и другие медные сплавы применяют как конструкционный материал, антифрикционные, коррозионно-стойкие, высоко тепло- и электропроводные материалы в машиностроении, судостроении, авиационной промышленности. Оксиды меди используют в производстве стекла и эмали, сульфат меди (II) — в гальванотехнике, при консервировании древесины, изготовлении красок, обогащении руд. Оксидно-медные катализаторы применяют для очистки газов, хлорид и нитрат меди (II) — в пиротехнике. Многие соединения меди представляют собой пестициды или удобрения, поэтому их широко используют в сельском хозяйстве.

Масштабы  использования меди и ее соединений необходимо учитывать при анализе влияния содержания меди в окружающей среде на живые организмы. Влияние меди на живые организмы неоднозначно, так как, с одной стороны, она важный микроэлемент, участвующий в обменных процессах, а с другой — ее соединения токсичны (в высоких концентрациях). Ярко выраженная способность к комплексообразованию, взаимодействие с кислородом, подверженность обратимому восстановлению — вот особенности меди, которые определяют ее биологическую роль в живых клетках.