Влияние антропогенных факторов на живые организмы

Избыточное  содержание меди токсично и для растений. При медной интоксикации изменяется окраска листьев до красной и  буро-коричневой, что свидетельствует  о разрушении хлорофилла. Кроме того, происходит угнетение роста, задержка развития.

 

 

Биологические функции меди

 

• Является составной частью 11 ферментов.

• Необходима для образования гемоглобина, т. к. она активизирует железо, которое накапливается в печени, в противном случае оно не может участвовать в образовании гемоглобина. Стимулирует кроветворную функцию костного мозга.

• Необходима для правильного обмена витаминов групп В, А, С, Е, Р

• Обладает инсулиноподобным действием и влияет на энергообмен.

• Необходима для процессов роста и развития, ее значительная часть захватывается из материнского организма плодом в период внутриутробного развития.

 

 

Реакция организма на недостаток и избыток меди

Недостаток меди приводит к деструкции кровеносных сосудов, заболеванию костной системы, возникновению  опухолевых заболеваний. Удаление меди из соединительной ткани вызывает заболевание «красная волчанка».

Избыток меди в различных  тканях приводит к тяжелым и часто  необратимым заболеваниям. Накопление меди в печени и мозге, ведет к  болезни Вильсона (гепатоцеребральная дистрофия). [4]

1.4 Поступление тяжелых металлов в окружающую среду. Оно связано с активной деятельностью человека. Их основные источники – промышленность, автотранспорт, котельные, мусоросжигающие установки и сельскохозяйственное производство. К отраслям промышленности, загрязняющим окружающую среду тяжелыми металлами, относятся черная и цветная металлургия, добыча твердого и жидкого топлива, горнообогатительные комплексы, стекольное, керамическое, электротехническое производство и др. В сельскохозяйственном производстве загрязнение почвы тяжелыми металлами связано с использованием удобрений и пестицидов. Транспорт является источником более половины всех выбросов в атмосферу. Котельные, работающие на твердом и жидком топливе, загрязняют окружающую среду не только тяжелыми металлами, но и различными оксидами. Сжигание мусора сопровождается поступлением в биосферу целого ряда тяжелых металлов: кадмия, ртути, свинца, хрома и др. Попавшие в окружающую среду соединения тяжелых металлов загрязняют атмосферный воздух, воду, почву, попадают в растения и организмы животных, населяющих данную местность.  Соединения тяжелых металлов поступают в организм преимущественно через желудочно-кишечный тракт с пищевыми продуктами, водой, медикаментами, в меньшей степени – через органы дыхания. [1,3]

Уреаза (уреомидогидролаза) - фермент, который широко распространён в природе. Его источники – разнообразные микроорганизмы, например протей, геликобактерии, молочнокислые бактерии. Уреаза встречается в растениях (соевые и конские бобы, семена арбуза и др.), но отсутствует в тканях животных.

Фермент уреаза, который  находится в арбузных семечках –  это индикатор на содержание ионов  тяжелых металлов в окружающей среде. [7]

Практическая часть  моей работы направлена на исследование действия ионов тяжелых металлов, фенола на активность фермента уреазы.

 

                Глава II. Методика проведенных исследований

 

Экспериментальные работы (слайд 14-18)

 

Опыт №1 (Приложение 2)

Приготовление экстракта уреазы, определение её активности.

Мне понадобились: арбузные семечки, экстракт фермента, раствор токсиканта, раствор мочевины, индикатор – фенолфталеин.

Для опытов я взяла 2 мл суспензии ферментативного препарата – экстракта фермента уреазы в арбузных семечках и добавили в две пробирки. Потом в одну пробирку  добавила 1мл воды, а во вторую пробирку 1мл токсиканта (хлорида меди),встряхнула и добавила по 2мл раствора мочевины. Затем в пробирку добавила 2-3 капли спиртового раствора фенолфталеина, оставила при комнатной температуре на 3-5 мин.

В пробирке с раствором  уреазы, воды, мочевины и фенолфталеина, появляется  малиновая окраска. Значит, уреаза сохраняет свою активность. (Приложение 3)

В пробирке с тем же составом, только без воды, с добавлением  солей тяжёлых металлов, окрашивания  не происходит. Значит, соли тяжёлых металлов подавили активность уреазы.

Химизм опыта достаточно прост: под действием уреазы арбузных семечек мочевина гидролизуется до аммиака, который подщелачивает среду, что и фиксируется с помощью кислотно-щелочного индикатора. Речь идет о ферменте, катализирующем гидролиз мочевины (карбамида) согласно реакции:

CO(NH₂)₂ + Н ₂О → 2NH₃ + СО₂.

 

 

           Опыт №2

 Изучение влияния солей тяжелых металлов на активность уреазы. В качестве токсиканта я пользовала раствор ацетатa свинца Pb(CH3COO)₂ в различных концентрациях Эксперимент я проводила  по вышеприведенной методике. В контрольную пробу поместила 1 мл. воды.

 Соли тяжёлых металлов  ингибируют уреазу  при концентрации 8, 9 моль/л. Окраска индикатора не меняется.

 

 

Опыт № 3

Определение ионов  тяжелых металлов в пробах снега

Цель: Определить содержание в пробах снега ионов тяжелых металлов.

Метод исследования: лабораторная работа с последующей статистической обработкой и анализом полученных данных.

Оборудование: штатив с пробирками, держатель, пипетка, спиртовка.

Препараты: пробы снега, Na₂S (сернистый натрий), NH₄CNS (роданид аммония).

Определение наличия свинца в пробах снега.

1. Взяла образцы снега в исследуемых районах.
2. Пробы поместила в разные пробирки. Объем разных проб снега одинаков.
3. Добавила во все пробы строго одинаковое количество спирта и воды.
4. Затем некоторое время полученный раствор упаривала.
5. Добавила к раствору Na₂S (сернистый натрий).
6. При наличие свинца в растворе выпадет черный осадок, что будет свидетельствовать о наличии свинца.

Пробы снега	Добавление  реактива	Результат
Территория школы	+ Na2S	Нет осадка
Автомобильная дорога	+ Na2S	Черный осадок (наличие свинца)

 

Во взятой на территории школы пробе снега реактив не показал наличия ионов свинца. Вдоль автомобильной трассы в почве и пласте снега присутствуют тяжелые металлы, это показа проба снега. Следовательно, можно предположить, что в данном случае источником поступления тяжелых металлов в окружающую среду служат выхлопные газы автомобилей.

 

 

Вывод:

Вдоль автомобильной трассы в снегу за зиму накапливается большое количество свинца, железа и других тяжёлых металлов.

 

            На территории нашего округа идет добыча и переработка нефти и нефтепродуктов. Почва загрязнена фенольными соединениями. Поэтому наряду с определением тяжелых металлов в снеге я решила провести анализ на содержание фенола, как антропогенного фактора.

Опыт №4.

 Для проведения опыта было необходимо приготовить 0,5 М раствора  фенола. Для этого 4,7 г фенола я разбавила  10 мл воды. Исследование  влияние фенола различных концентраций (1, 2, 3 моль/л) я проводила с добавлением разных объемов исходного раствора фенола (0,5 моль/л) в опытные пробирки. До необходимого объема токсиканта (1 мл) добавляла воду. В контрольную пробирку прилила - 1 мл воды. Фенол ингибирует уреазу, поэтому окраска индикатора (фенолфталеина) не меняется, так как не происходит гидролиза мочевины и аммиак не выделяется.

Опыт выполнять по вышеприведенной методике.

Фенольные соединения представляют особую опасность для окружающей среды из-за широкой распространенности, высокой концентрации и токсичности.

Опыт проводить  в вытяжном шкафу, соблюдая правила ТБ под контролем учителя.

 

Выводы по результатам:

В процессе проведенных  экспериментов было установлено, что соли тяжелых металлов, а именно свинца и меди, (фенольных соединений) ингибируют фермент уреазы, что приводит к торможению роста и развития  живого организма. Значит тяжелые металлы в больших концентрациях оказывают токсичное действие  могут вызвать тяжелые заболевания. (слайд 19)

 

глава III. Результаты и их обсуждение

 

Задачи	Выводы
1.Изучить влияние тяжелых  металлов на окружающую среду  и здоровье человека;	1.В ходе написания  работы изучено влияние тяжелых  металлов на окружающую среду  и здоровье человека в литературных  источниках.
2.Выявить основные  источники поступления соединений  тяжёлых металлов в окружающую  среду;	2.Выявлены основные  источники поступления соединений тяжелых металлов в окружающую среду.
3.Разработать   методические  рекомендации  экологического содержания;	3.Опираясь на результаты  работы и проанализировав выводы, разработаны рекомендации для учащихся и жителей города.
4.Сделать выводы о влиянии накопленных в окружающей среде тяжелых металлов на здоровье человека.	4. С помощью эксперимента мы выявили, что соединения тяжёлых металлов являются токсикантами для живых организмов, причём степень их токсичности напрямую зависит от концентрации.
5.Исследовать  влияние ионов тяжелых металлов Pb2+, Cu2+  на активность фермента уреазы , используя химические реактивы.	5.В процессе проведенного эксперимента с использованием химических реактивов было установлено, что соли тяжелых металлов, а именно свинца и меди, ингибируют фермент уреазы, что приводит к торможению роста и развития  живого организма.
6.Определить нахождение  ионов тяжелых металлов в пробах  снега, взятых на территории  моей школы и вдоль автомобильной  трассы города Когалыма.	6.Определила, что во взятой на территории школы пробе снега реактив не показал наличия ионов тяжелых металлов. Вдоль автомобильной трассы в почве и пласте снега присутствуют тяжелые металлы, это показа проба снега. Следовательно, можно предположить, что в данном случае источником поступления тяжелых металлов в окружающую среду служат выхлопные газы автомобилей.
7.Экспериментально подтвердить  влияние солей тяжёлых металлов  на ферментативную активность уреазы.	7.При помощи проведенных опытов подтвердила, что соли тяжелых металлов ингибируют фермент уреазы.

 

 

Выводы по работе:    (слайд 20)

Данная работа может  служить поводом для серьезного разговора о глобальной экологической роли уреазы в круговороте азота в природе. Не будь этого фермента у почвенных микробов, почва не могла бы очищаться от выделяемой людьми и животными мочевины. Простой расчет показывает, что только популяция людей ежегодно производит на Земле около 50 млн. тонн мочевины. Вся эта масса мочевины, попадая в почву и воду, перерабатывается бактериальной уреазой в карбонат аммония гидролизует расщипление мочевины до NH₃ и СО₂, который усваивается растениями либо сам, либо после окисления до нитритов и нитратов (нитрификация). Таким образом, азот мочевины переходит в азот растительных белков, которыми питаются животные и человек, в свою очередь, производя мочевину. Поэтому, уреаза почвенных микробов — ключевой фермент на пути минерализации биологического азота.

          

Как избежать поступления из окружающей среды в организм токсичных металлов:

 

 Рекомендации:   

1. не сеять зерновые и бобовые культуры вблизи автомобильных трасс
2. строго контролировать выбросы вредных веществ
3. нужно заменять токсичные исходные продукты на нетоксичные
4. не курить и не дышать табачным дымом.
5. собирать ягоды, грибы и лекарсвенные растения вдали от автомобильных дорог
6. необходимо использовать пищу и воду, только соответствующие нормам                  санитарного контроля по ПДК токсичных металлов.
7. не использовать в пищу растения и лечебные травы, растущие вдоль дорог и вредных производств.
8. необходимо запретить использование этилированного бензина или заменить его альтернативными видами топлива.
9. высаживать вдоль дорожных магистралей растения, устойчивые к загрязнению окружающей среды.

 

 

Список использованной литературы:

 

 

 

1. Вредные вещества в промышленности. В 3 т. Т.З.- Неорганические и элементорганические соединения/ Под ред. Н.В.Лазарева и И.Д.Гадаскиной.- Л.:Химия
2. И.К. Проскурина, К.Е. Гусева «Разработка эксперимента с экологическим содержанием», Химия в школе №7, 2000.
3. А.С. Прикладная экология: охрана окружающей среды: Учебник для вузов. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. – 751 с.
4. Северюхина Т.В.Токсичность ионов тяжёлых металлов//Химия в школе.-1999.-с.64-66
5. Габриелян О.С. Настольная книга учителя химии. 9 класс. – М.: Блик и К°, 2001.  – 397 с.
6. Коростёлова Т.В О методах биоиндикации загрязнений наземных экосистем// География в школе. – 2005. - №4. – с. 63 – 65
7. Семёнов А.А   Растения как биоиндикаторы загрязнений в условиях антропогенного ландшафта.// Экология и жизнь. – 2004. – №4(39) – с. 36