Кейсы для урока химии в 9 классе по теме "Влияние тяжелых металлов на организм человека"

Что такое тяжелые металлы?

Термин "тяжелые металлы" еще двести лет назад пытался ввести в научный оборот немецкий химик Keo Гмелин. Сейчас к тяжелым металлам принято относить элементы с плотностью, превышающей 5 г/cm³.

В природе насчитывается более 50 элементов, которые можно отнести к тяжёлым металлам, 17 из них являются токсичными и широко распространёнными. Степень токсичности зависит от состояния организма, который подвергается воздействию, от биологической роли и вида металла. Наиболее опасными тяжёлыми металлами считаются ртуть, свинец и кадмий.

Ecтecтвeнных пocтaвщикoв тяжeлых мeтaллoв чeтыpe:

1. Гopнoe cыpьe. Чaщe этo мaгмaтичecкиe либo ocaдoчныe пopoды

2) Пopoдooбpaзyющиe минepaлы. У мeди, нaпpимep, этo мaлaхит и дpyгиe минepaлы.

3) Вyлкaны. Чacтицы вeщecтвa извepгaютcя пoпyтнo c вyлкaничecкими пpoдyктaми (гaзaми, гeйзepaми).

4) Eщe oдин иcтoчник - Вceлeннaя. Вeщecтвo зaнocитcя в cтpaтocфepy мeтeopитaми либo oблaкaми кocмичecкoй пыли

Нa бoльшинcтвe мeтaллypгичecких кoмбинaтaх cыpьe плaвят в дoмeнных и мapтeнoвcких пeчaх. Этo oбopyдoвaниe из пoзaпpoшлoгo вeкa дeлaeт пpoцecc тяжeлым, oпacным для экoлoгии и чeлoвeкa.

Внeдpeниe «зeлeных» тeхнoлoгий пpoдвигaeтcя мeдлeннo, пocкoлькy тpeбyeт инвecтиций. Peзyльтaт нeдocтaтoчнoй oчиcтки oтхoдoв пpoизвoдcтвa – выcoкoe coдepжaниe вpeдных кomпoнeнтoв. Cлeдcтвиe – зaгpязнeниe пoчвы, вoды, вoздyхa.

Зaгpязнeниe биocфepы пpoиcхoдит cлeдyющими cпocoбaми:

1. Meтaллypгия. Выбpocы в пpoцecce плaвки, oбжигa. Вымывaниe тяжeлых вeщecтв из oтвaлoв мecтopoждeний либo мeткoмбинaтoв вoдoй, вывeтpивaниe.

2. Aгpoceктop. Пoлив плaнтaций, yдoбpeниe пoлeй илoм бытoвых cтoкoв либo пecтицидaми.

3. Быт. Иcпoльзoвaниe кaк тoпливa тopфa, yгля, дpyгoгo cыpья.

4. Aвтoбaны. Cвинцoм, цинкoм, кaдмиeм нacыщeны oбoчины aвтocтpaд.

1. Какие металлы называются тяжелыми? Приведите примеры.

2. Как тяжелые металлы попадают в организм человека?

3. Чем опасны тяжелые металлы? Какие негативные изменения они вызывают в организме человека?

4. Назовите естественные и искусственные источники тяжелых металлов.

Ртуть и ее влияние на организм человека.

Ртуть относится к ультрамикроэлементам и постоянно присутствует в организме, поступая с пищей и водой. Ртуть не выполняет никакой физиологической функции в организме человека. Она высокотоксична и кумулятивна. Ртуть широко распространена во всех элементах окружающей среды в силу высокой летучести паров металла, но гигиеническое значение имеют локальные очаги антропогенного загрязнения, к сожалению, встречающиеся часто как на городских территориях, так и в сельской местности.

Источники антропогенного загрязнения окружающей среды ртутью — ТЭЦ, заводы цветных металлов, целлюлозобумажные, цементные. Имеет значение поступление ртути, связанное с применением ртутьсодержащих сельскохозяйственных фунгицидов. Из атмосферного воздуха пары и аэрозоли соединений ртути попадают в водные объекты в результате седиментации и с осадками.

Наибольшее значение играет метилртуть, которая хорошо растворима в липидных тканях и быстро проникает в жизненно важные органы, и в том числе в мозг. В результате возникают изменения в вегетативной нервной системе, периферических нервных образованиях, в сердце, сосудах, кроветворных органах, печени и др., нарушения в иммунобиологическом состоянии организма.

1. На какие органы человека ртуть оказывает особенно вредное влияние? Покажите на схеме.

2. Назовите источники ртути в окружающей среде.

3. В комнате был случайно разбит медицинский термометр. Предложите возможные способы удаления разлившейся ртути.

4. Анализ льда Гренландского ледяного купола показал, что начиная с 800 г.н.э. до 1950-х годов содержание ртути оставалось постоянным, но уже с 50-ых годов 20-го столетия количество ртути удвоилось. Объясните, почему.

Свинец и его влияние на организм человека.

Свинец — пластичный, сине-серый, тяжелый металл, который естественным образом присутствует в земной коре. люди использовали его преимущества с исторических времен, и поэтому он стал обычным загрязнителем окружающей среды. Свинец был одним из первых металлов, используемых человеком, и, следовательно, причиной первой зарегистрированной профессиональной болезни (свинцовые колики в 4-м веке до н.э. у работников металлургии).

В основном свинец используется в автомобильных свинцово-кислотных аккумуляторных батареях — типа перезаряжаемых электрических батарей, в которых используется почти чистый сплав свинца.

Свинцовые сплавы обычно встречаются в трубах, оболочках кабелей, строительных материалах, припоях, радиационной защите, разборных трубах и рыбацких грузах. Свинец также используется в керамической глазури и в качестве стабилизатора в пластмассах. В основном свинец используется в автомобильных свинцово-кислотных аккумуляторных батареях — типа перезаряжаемых электрических батарей, в которых используется почти чистый сплав свинца.

Органические соединения свинца — тетраметилсвинец и тетраэтилсвинец — используются в качестве антидетонаторной добавки и для повышения октанового числа в бензине.

Cвинeц пpoпитывaeт пoчвy минимyм нa 100 м пo oбe cтopoны дopoги.

Свинец попадает в организм через органы дыхания или абсорбируется в желудочно-кишечном тракте. Степень абсорбции зависит от размера частиц и химической формы свинца. В организме взрослого человека из кишечника всасывается 6-10 % этого металла и совсем небольшое его количество удерживается в тканях.

Дети младшего возраста особенно уязвимы к токсичному воздействию свинца, и их здоровье может подвергаться глубоким и необратимым негативным изменениям, в первую очередь влияющим на развитие мозга и нервной системы. Свинец также вызывает долгосрочные последствия у взрослых, включая повышенный риск высокого артериального давления и повреждения почек.

1. Назовите источники свинца в окружающей нас среде.

2. На какие органы человека свинец оказывает особенно вредное влияние? Покажите на схеме.

3. Почему консервы после вскрытия консервной банки нужно перекладывать в стеклянную посуду?

4. Почему вдоль дорог следует сажать декоративные и лесные деревья и кустарники, а не кормовые и пищевые растения?

5. В молочной продукции известной компании, выпускающей детское питание, были обнаружены ионы свинца. Предположите, как они могли попасть в молоко? Как можно решить эту проблему?

Влияние соединений кадмия на организм человека.

Что такое кадмий? Это тяжелый металл, который получается в результате выплавки других металлов, таких как цинк, медь или свинец. Его широко используют для изготовления никель-кадмиевых аккумуляторов. Большая часть промышленного использования этого металла приходится на защитные покрытия, которые предохраняют металлы от коррозии. Кроме того, сигаретный дым также содержит такой элемент.

Кадмий, а также его соединения характеризуются как канцерогенные вещества.

Листовые овощи, злаки и картофель, выращенные на почве, содержащей большое количество кадмия, могут нести в себе угрозу. Повышенным содержанием этого металла также славится печень и почки морских обитателей и животных.

Многие промышленные предприятия, особенно металлургические, выделяют в атмосферу большое количество кадмия. Люди, проживающие около таких предприятий, автоматически заносятся в группу риска. Некоторые сельскохозяйственные районы активно применяют фосфатные удобрения, которые содержат незначительное количество кадмия. Продукты, выращенные на этой земле, представляют для человека потенциальную угрозу.

Как и прочие тяжелые металлы, кадмий является кумулятивным ядом, то есть, он способен накапливаться в организме - период его полувыведения составляет от 10 до 35 лет. Основными «депо отложения» сорок восьмого элемента в человеческом теле являются почки, содержащие от 30 до 60 % суммарного количества этого металла в организме, печень (20-25 %). В результате непрерывного воздействия кадмия возникают очень тяжелые заболевания легких и почек.

1. Назовите источники кадмия в окружающей нас среде.

2. На какие органы человека кадмий оказывает особенно вредное влияние? Покажите на схеме.

3. На территории Японии были зафиксированы случаи массового заболевания, которое местные жители прозвали «итай-итай», что дословно можно перевести, как «ой-ой, как больно!». Симптомами болезни были сильные поясничные боли, что, как позже выяснилось, было вызвано необратимыми поражениями почек; сильными болями в мышцах. Объясните, почему именно в Японии было распространено это заболевание.

4. Установлено, что одна сигарета содержит от 1 до 2 мкг кадмия. Рассчитайте, какую дозу кадмия получает в сутки курильщик, выкуривающий в день пачку сигарет, если учитывать, что усвояемость этого элемента через легкие максимальна – до 20%.

5. Как можно вывести тяжелые металлы из организма?