Натуральные сорбенты тяжелых металлов

ВВЕДЕНИЕ

В современном мире организм человека постоянно подвергается воздействию неблагоприятных для его здоровья факторов. Большой урон здоровью людей наносят поступающие из окружающей среды газопылевые выбросы, содержащие токсичные соединения тяжелых металлов. Источников антропогенного характера, вызывающих загрязнения атмосферы, а также серьезные нарушения экологического равновесия -множество. Не малую толику на состояние здоровья человека вносит и вода, в которой содержит ионы тяжелых металлов. Не обошла эта проблема и наш населенный пункт.

Агрогородок Коньки находится в 5 километрах от районного центра Ляховичи. Это современное населенный пункт с достаточно развитой инфраструктурой с особенностями географического расположения, которое оказывает негативное воздействие на окружающую среду. На востоке от аг. Коньки построена и запущена в эксплуатацию в 2018 году современная МТФ «Сакуны», на западе размещена МТФ «Головачи», которая работает с 1977 года и машинный двор СПК «Путь новый». Южную часть агрогородка опоясывает железная дорога сообщением «Барановичи- Лунинец», с северной- ж/д «Барановичи- Слуцк», и также проходит автомобильная трасса республиканского значения Р4. Все эти объекты способствуют загрязнению окружающей среды тяжелыми металлами, что в свою очередь сказывается и на качестве воды. Жители агрогородка уже не первый год сталкиваются с проблемой некачественной питьевой воды. Эта проблема нас заинтересовала. Мы провели анализ водопроводной воды в школьной лаборатории. Для исследования были взяты три образца: вода водопроводная, вода, прошедшая очистку с помощью бытового фильтра и кипяченная вода, отстоявшаяся в течении 2 часов. Реакцию определения ионов железа проводили с использованием гексацианоферрата (II) калия K₄[Fe (CN)₆] (приложение 1, фото1).

Содержание ионов железа стало заметным уже в первые минуты нашего исследования. По истечении 2 часов реакция на ионы железа стала более интенсивной. Определить количество ионов железа в воде самостоятельно мы не смогли, поэтому обратились в Ляховичский районный ЦГиЭ (приложение 2). По результатам ЦГиЭ количество ионов железа в водопроводной воде превышает уровень в 8 раз, в воде после бытового фильтра- в 5 раз, кипяченной отстоявшейся воды – в 3 раза.

Главная опасность тяжёлых металлов заключается в том, что они способны постепенно концентрироваться в пищевых цепях и таким образом в большей или меньшей степени воздействовать на организм человека. Попадая в организм человека, даже в небольших количествах, они накапливаются в нем и практически самостоятельно не выводятся. Существующие средства, используемые для выведения тяжелых металлов из организма человека, являются синтетическими, малоэффективными и обладают серьёзными побочными действиями, в частности вызывают обеднение организма микроэлементами. В связи с этим, в последнее время больше внимания уделяется препаратам, созданным на основе природных соединений, не вызывающих нежелательных побочных воздействий на организм человека и обладающих большой эффективностью. К таким веществам относятся природные полимеры на основе целлюлозы и пектина, обладающие комплексообразующими и сорбционными свойствами [3, c.64-66].

В нашей работе в качестве экологически безопасного метода, позволяющего уменьшить количество ионов тяжелых металлов в организме человека, предлагается применять такие продукты питания как овощи и фрукты, способные сорбировать эти металлы. Актуальность данной проблемы очевидна в любом из районов обитания че­ловека.

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ заключается в пропаганде здорового образа жизни на основе сбалансированного питания, включающего овощи, фрукты.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: исследование сорбционных возможностей овощей и фруктов для уменьшения воздействия ионов тяжёлых металлов на организм человека.

ЗАДАЧИ:

1. Изучить литературу по загрязнению окружающей среды ионами тяжелых металлов и их вредном воздействии на здоровье человека, о возможности выведения из организма данных ионов.

2.Определить продукты питания, которые могут выводить из организма человека вредные вещества.

3.Провести эксперимент по исследованию сорбционных возможностей продуктов питания.

4.Пронализировать полученные данные, описать проведённый эксперимент, сформулировать выводы.

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ: состояние воды аг. Коньки, сорбционные свойства овощей, фруктов, по отношению к ионам тяжелых металлов в искусственно созданной желудочной среде.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ: вода, овощи, фрукты.

ГИПОТЕЗА ИССЛЕДОВАНИЯ: организм человека ежедневно подвержен интенсивному влиянию тяжелых металлов. Они содержатся в воздухе, в воде, в пище, в зубных коронках и пломбах, имеют свойство накапливаться в организме человека и вызывать различные осложнения. Человек потребляет различные овощи, фрукты, которые содержат в своём составе клетчатку, пектины, обладающие сорбционными свойствами. Предполагается, что постоянное употребление их в пищу, позволит уменьшить концентрацию вредных веществ в организме человека, и тем самым улучшить здоровье человека.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1.Анализ литературы

2.Химический эксперимент

3. Наблюдение

4. Аналитическая деятельность

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ: в работе проведены исследования, подтверждающие сорбционные свойства овощей и фруктов

ПРИКЛАДНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ: полученные материалы можно использовать на классных часах о здоров образе жизни, родительских собраниях

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ: создание мотивации для ведения здорового, продуктивного и позволяющего реализовать свои возможности образа жизни, используя в пищу самые обычные, привычные для нас продукты (овощи, фрукты), которые позволяют уменьшить количество ионов тяжелых металлов, тем самым уменьшить вредное влияние их на наше здоровье.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА: рассмотрев большое количество литературных источников, мы не нашли нигде экспериментально подтвержденные рекомендации по применению в качестве сорбентов овощей и фруктов. В нашей работе на основе проведенных опытов качественно определено, какие овощи и фрукты лучше сорбируют ионы тяжелых металлов. На основе исследования разработаны рекомендации, в которых предлагается в качестве профилактических мер постоянно применять в питании определенные овощи и фрукты.

ГЛАВА 2.ТЕОРИТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1.Понятие «Сорбция»

Сорбция (от лат. sorbeo — поглощаю) — поглощение твёрдым телом либо жидкостью различных веществ из окружающей среды. Поглощаемое вещество, находящееся в среде, называют сорбатом (сорбтивом), поглощающее твёрдое тело или жидкость — сорбентом. По характеру поглощения сорбата сорбционные явления делятся на два типа: адсорбцию — концентрирование сорбата на поверхности раздела фаз или его поглощение поверхностным слоем сорбента и абсорбцию — объёмное поглощение, при котором сорбат распределяется по всему объёму сорбента. В свою очередь, различают два типа адсорбции — физическую адсорбцию, при которой повышение концентрации сорбата на поверхности раздела фаз обусловлено неспецифическими (то есть не зависящими от природы вещества) силами Ван-дер-Ваальса и химическую адсорбцию (хемосорбцию), обусловленную протеканием химических реакций сорбата с веществом поверхности сорбента. Физическая адсорбция слабоспецифична, обратима и её тепловой эффект невелик (единицы к Дж/моль). Хемосорбция избирательна, обычно необратима и её теплота составляет от десятков до сотен (хемосорбция кислорода на металлах) к Дж/моль [5, c.2-5].

2.2.Влияние тяжелых металлов на организм человека

2.2.1.Железо

Железо – это важнейший микроэлемент, принимающий участие в кроветворении, дыхании, окислительно-восстановительных реакциях и иммунобиологических процессах. Чрезвычайно важная роль железа в организме человека определяется тем, что железо входит в состав крови и более чем сотни ферментов [2, c.123-126].

Железо содержится в структуре ряда белков, и, прежде всего, гемоглобина, переносящего кислород из легких к клеткам, тканям и органам. Присутствуя в другом белке – миоглобине, – железо служит для создания кислородного запаса в организме.

Железо входит в структуру цитохромов, которые участвуют в процессах накопления энергии, выделяющейся во время заключительных этапов биологического окисления. 

Благодаря железу клетки и ткани не только снабжаются кислородом, железо вместе с тем защищает органы от вредного воздействия токсичной перекиси водорода, продуцирующиеся белыми кровяными клетками – лейкоцитами.

Железо присутствует в организме человека в количестве 4 - 5 г. Недостаток его в рационе приводит к тяжёлому заболеванию - железодефицитной анемии (низкий гемоглобин, малокровие).

Избыток микроэлемента откладывается в организме и становится причиной таких болезней, как инфаркт или инсульт. Самыми первыми от перенасыщения организма железом страдают почки и печень.

  Повышенная концентрация железа может стать причиной развития дерматитов и аллергических заболеваний. Чувствительная кожа сразу отреагирует на содержание примесей железа в воде.

Соединения кислорода и железа имеют канцерогенные свойства. Они являются причиной изменения ДНК-клеток и перерождения их в раковые. Железо подпитывает их, ведет к их росту. Увеличение содержания железа в крови увеличивает риск заболеть раком легких, толстой и тонкой кишки, мочевого пузыря и желудка.

Содержание железа в избытке почти всегда осложняет протекание болезни Паркинсона и болезни Альцгеймера. Избыток железа провоцирует рак печени и кишечника. Часто на фоне избытка железа наблюдается возникновение ревматоидного артрита. Зафиксированные симптомы избытка железа похожи на признаки гепатита. Нарушается сердечный ритм, люди бледнеют и худеют. Появляется пигментация кожи.

Железо становится опасным при потреблении его более 200 мг в день. Железо окисляет пищевые продукты гораздо сильнее, чем медь, и его избыток в продуктах портит их внешний вид и вкус. В связи с высокой окислительной способностью железа его содержание, как и меди, в продуктах нормируют на более низком уровне, чем это необходимо по токсикологическим свойствам.

2.2.2.Алюминий

Алюминий самый распространенный металл на нашей планете. Его содержание в земной коре составляет 8,6%. Несмотря на это, с алюминием человечество познакомилось совсем недавно. Впервые металлический алюминий был получен только в 1825 году датчанином Х.К. Эрстедом. Благодаря своей легкости, пластичности и стойкости к коррозии он быстро снискал популярность.

О том, сколько алюминия требуется человеческому организму, среди ученых нет единого мнения. У разных авторов цифры варьируются от 2,45 до 50 мг в сутки. Несмотря на такой разброс мнений, особой проблемы нет, поскольку обычному человеку хватает алюминия, поступающего в организм вместе с водопроводной водой и пищей, особенно если в процессе приготовления пищи используется алюминиевая посуда. Подсчитано, что человек получает с пищей около 100 мг алюминия в сутки, что наверняка перекрывает суточную потребность любого человека. Организм же усваивает всего 2-4% от поступающего через желудочно-кишечный тракт алюминия.

Избыток алюминия опасен для здоровья человека, поскольку этот химический элемент в больших дозах является иммунотоксином. Установлено, что при избытке алюминия сокращается продолжительность жизни.

У рабочих на вредных производствах, сопряженных с повышенным поступлением в организм алюминия, нередко фиксируются воспаления бронхов и легких, в которых происходят фиброзные изменения. Поражению подвергаются также костный мозг, кости, почки, репродуктивные органы, центральная нервная система. В последнем случае наблюдаются ослабление памяти, нарушения двигательных функций и ориентации в пространстве, появляются депрессия и нервозность, энцефалопатии, а с возрастом могут развиться болезни Альцгеймера и Паркинсона.

Поскольку алюминий химически очень активен, он сильно влияет на обменные процессы в организме. При его избытке могут наблюдаться нарушения фосфорно-кальциевого обмена, что приводит к развитию остеопороза и других связанных с разрушением костной ткани заболеваний.

Известно такое заболевание, как алюминоз, то есть отравление алюминием, симптомами которого бывают постоянный кашель, боли во всем теле, особенно в желудке, расстройства пищеварения, снижение или потеря аппетита и снижение веса, нарушение состава крови, запоры и слабость. "Достается" при этом и почкам: увеличивается риск развития почечнокаменной болезни, нарушается функция всасывания железа, что приводит к развитию анемии; резко снижается иммунитет и развиваются аутоиммунные заболевания, например, ревматизм; происходит общее нарушение обмена веществ.

Недавние исследования генетиков подтвердили гипотезу о том, что избыток алюминия способен привести к мутациям.

2.2.3.Медь

Медь является биогенным элементом, необходимым для нормального функционирования всех систем и органов человека. Избыток меди и ее соединений оказывает негативное влияние на биохимические процессы в клетках организма, развитию различных патологических состояний.

Избыточное поступление меди в организм может привести к острому или хроническому отравлению. Интоксикация может наступать на производстве, при работе с соединениями меди и в быту (при использовании медьсодержащих препаратов, медной посуды). Пути проникновения меди в организм различные. Чаще отравления происходят при употреблении препаратов внутрь, при вдыхании паров, содержащих медь (литейная лихорадка), возможна интоксикация при проведении многократных процедур гемодиализа. В условиях производства нередки случаи отравления медной пылью, которая образуется при обработке, шлифовке медных изделий. В быту часты случаи интоксикации препаратами меди при обработке растений бардовской жидкостью.

Хроническое отравление препаратами меди имеет слабо выраженные симптомы. Наблюдается общая слабость, быстрая утомляемость, головокружение, почечная недостаточность, нарушение функции пищеварения, желтуха, резкое падение артериального давления.

Последствия отравления медьсодержащими препаратами связаны с механизмом воздействия элемента на живые ткани и сводятся к следующим нарушениям:

-развитие болезни Альцгеймера, сахарного диабета, атеросклероза;

-мышечные боли, судороги;

-депрессивные состояния, шизофрения;

-печеночная и почечная недостаточность.

2.3.Значение овощей для жизнедеятельности организма

Овощи в нашей жизни занимают не последнюю роль в питании. Овощи содержат много веществ необходимых для организма. С помощью овощей наш организм насыщается большим количеством витаминов. Особенно они необходимы в раннем возрасте, когда организм растет и нуждается в витаминах, которые содержатся в овощах[4,c.47].
Капуста является основным поставщиком редких витаминов: витамина U и витамина К. Витамин U способствует заживлению язвы желудка и двенадцатиперстной кишки. Белок капусты является источником незаменимых аминокислот, которые необходимы для работы почек, щитовидной железы, и процессов кроветворения. Так же капуста является источником витамина С. Причем, он сохраняется в капусте в течение всего срока хранения. В меньшем количестве, в капусте присутствует остальные витамины, которые не мало важны для здоровья: провитамин А (каротин), витамины В1, В2, В3, провитамин D, витамины Р, РР, Н. Капуста обладает многими целебными свойствами. Это уникальный мультивитаминный природный комплекс, который спасает нас от авитаминоза в течение всего года.
Морковь- поливитаминное растение. В ней содержатся витамины В, В2, РР, Е, К, С, пантотеновая кислота, каротин. Есть в ней соли фосфора, калия, кальция, натрия, кобальта, а также ферменты, способствующие пищеварительным процессам. Много в моркови клетчатки и углеводов. Особенно необходима морковь растущему детскому организму. Она широко используется в лечебном питании страдающих заболеваниями печени, почек и сердечно – сосудистой системы. Велико значение моркови в предупреждении и лечении расстройства зрения, связанного с недостатком в организме витамина А и называемого куриной слепотой.

Сладкий перец содержит витамины С, В1, В2, В9, Р, РР и каротин, поэтому людям страдающим депрессией, сахарным диабетом, а также при ухудшении памяти, бессоннице, упадке сил следует включать перец в меню. По количеству витамина С перец превосходит лимоны и черную смородину. Аскорбиновая кислота сочетается с большим количеством витамина Р и такое содружество способствует укреплению кровеносных сосудов, снижению проницаемости их стенок. Благодаря высокому содержанию минеральных солей калия, а также кальция, магния, натрия, фосфора, фтора, железа, хлора, цинка, марганца, меди, йода, хрома, серы, кобальта. Перец незаменим при анемии, низком иммунитете, раннем облысении, остеопорозе. Сладкий перец полезен при заболеваниях крови, кровотечении десен, малокровии, ломкости сосудов. Он стимулируют выделение желудочного сока, пищеварение, улучшают перистальтику желудка и кишечника, успокаивает нервы, помогает при кашле.Сладкий перец рекомендуют при анемии, гастритах, запорах, спазмах, коликах в кишечнике, а также при повышенной потливости. В состав перца (как жгучего, так и сладкого) входит алкалоид капсаицин, который, собственно, и придаёт овощу характерный вкус. Это вещество стимулирует работу желудка и поджелудочной железы, возбуждает аппетит, снижает артериальное давление, разжижает кровь и препятствуя образованию тромбов. Из-за малого содержания капсаицина в сладком перце, в отличии от горького, его можно потреблять в большом количестве, не опасаясь при этом за свой желудок. Поэтому из сладкого перца делают сок, который рекомендуют пить при сахарном диабете, а также для стимуляции роста ногтей и волос. Сладкий перец содержит соединения, не позволяющие канцерогенам проникать в клетки. Это позволяет обеспечить в некоторой степени защиту от развития рака. Паприка ускоряет обмен веществ и помогает сжигать больше калорий. Это уменьшает вес, набранный из-за еды с высоким содержанием жиров. Также перец предотвращает несварение желудка. Он регулирует кровяное давление и снижает уровень холестерина и триглицеридов в организме.

Яблоки -пищевая ценность представлена белками, углеводами, жирами и пищевыми волокнами. Немало в яблоке и различных кислот: яблочной, лимонной, винной, и полиненасыщенных моно-кислот, пектинов, сахаров, витаминных веществ и минералов.

Также они отличаются невысокой калорийностью. В 100 граммах фрукта содержится всего 47 килокалорий.

Кроме того, в яблоках много калия, кальция, магния, натрия, фосфора, селена фтора, цинка, бора и т.д. Недостаток большинства из этих веществ в организме приводит к серьезным проблемам со здоровьем, дисфункциям систем и органов. Но особенно важны в яблоках отдельные группы веществ, без которых страдает наше зрение, кожа, волосы и внутренние системы организма.

В яблоках содержатся биофлавоноиды (витамин Р). Эти вещества хорошо укрепляют сосудистую систему. Снижают уровень проницаемости венозных стенок, что особенно актуально для людей после 40 лет. Биофлавоноиды увеличивают концентрацию аскорбиновой кислоты в организме, нормализует кислородный обмен в тканях. Участвуют в работе эндокринной системы. Помогают остановить кровотечения, и способствуют быстрой регенерации тканей. В яблоках много железа. И этот элемент очень важен для повышения уровня гемоглобина. Гемоглобин переносит кислород от легких к органам и системам, и наоборот углекислый газ к легким. Дефицит элемента вызывает анемию, и осложнения, связанные с ней.

Не стоит забывать о высоком содержании в яблоках калия – незаменимого элемента для работы сердечной мышцы. Он оказывает мощное мочегонное воздействие, выводит из организма лишнюю жидкость и соль.

Как и в других разновидностях вида семечковых, в яблоках преобладает фруктоза. В отличии от сахарозы и глюкозы, она более полезна и легкоусвояемая. Она медленно переваривается, но быстро выводится из крови, не повышая уровня сахара. Поэтому яблоки полезны людям, склонным к сахарному диабету. Этот элемент переходит в гликогеновую кислоту. Гликогеновая кислота насыщает мышечные ткани, органы и системы энергией, придает человеку выносливость и силу.

Наличие пектинов помогает организму формировать соединения с токсическими металлами и выводить их. Это особенно актуально для городских жителей, поскольку там воздух, более загрязненный выбросами, которые попадают в кровь человека. Кроме того, пектиновые вещества расщепляют вредный холестерин и выводят его из крови. Это препятствует формированию атеросклеротических бляшек, сердечной недостаточности, и другим проблемам, связанным с развитием атеросклероза.

В этих фруктах присутствуют грубые пищевые волокна. Клетчатка – важнейший элемент, необходимый для правильного пищеварения. Она формирует полезную микрофлору, угнетает действие патогенных бактерий в ЖКТ, очищает кровь от токсических веществ и продуктов распада. Грубые волокна укрепляют кишечную перистальтику, активизируя процесс пищеварения, и уменьшая частоту запоров [6, c.207].

ГЛАВА 3. ПРИКЛАДНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1. Лабораторные исследования по определению ионов железа(III) в водопроводной воде.

Реакция №1.Определение содержания железа в воде.

Оборудование: образцы воды, жёлтая кровяная соль.

Принцип: проведение качественной реакции на ионы железа(III).

Примечание: Железо присутствует в природных водах обычно в виде гидрокарбоната Fe(НСОз)₂. При высокой концентрации этого элемента вода приобретает неприятный металлический вкус и быстро мутнеет при стоянии. Повышенное содержание солей железа способствует зарастанию водопроводных труб осадками. Для определения ионов Fе3+ проведем реакцию с жёлтой кровяной солью (гексацианоферрат (II) калия K₄[Fe(CN)₆] )

Гексацианоферрат (II) калия K₄[Fe(CN)₆] образует с ионами Fe³⁺ темно – синий осадок “берлинской лазури”:

4Fe³⁺ + 3[Fe (CN)₆]^4– = Fe₄ [Fe(CN)₆]₃

Ход работы:

В пронумерованные пробирки наливаем воды по 10-15 мл.

В каждую пробирку приливаем жёлтую кровяную соль и смотрим на окрашивание (приложение 1, фото1).

Результаты: Во всех образцах обнаружено содержание ионов железа. По данным исследования Ляховичского районного ЦГ и Э содержание железа превышает в водопроводной воде в 8 раз, в воде, очищенной, бытовым фильтром в 5 раз, кипяченной- в 3 раза (приложение 3, таблица 1, приложение 2).

3.2. Лабораторные исследования по изучению сорбционных свойств овощей и фруктов.

Для того чтобы провести опыт по выведению ионов тяжёлых металлов из организма, необходимо было создать желудочную среду, которая могла бы переваривать введённые образцы. Была определена концентрация соляной кислоты, требуемая для имитации желудочного сока (рН 1,5-1,6). Поскольку температура в желудке у человека примерно равна 37 ^оС , то такая температура поддерживалась на протяжении 2 часов. На следующем этапе было выбрано четыре образца продуктов питания по содержанию растительных волокон. Эти продукты измельчались и помещались в искусственную желудочную среду. В качестве вредных веществ, в эту среду были введены растворы солей ионов тяжёлых металлов. После того, как проходил процесс «переваривания» образцов, полученные растворы были отфильтрованы.

Реакция №2. Определение ионов алюминия

ОБОРУДОВАНИЕ: терка, овощи- капуста, морковь, сладкий перец, фрукты- яблоко, 0,1 н соляной кислоты, хлорид алюминия (III).

Принцип: проведение качественной реакции на ионы алюминия [1, c.61-69].

Примечание: Растворы солей алюминия бесцветны.

При осторожном добавлении щелочей (по каплям) образуется осадок белого цвета в виде белых студенистых хлопьев, часто всплывающих на поверхность раствора:

AlCl₃ + 3NaOH = Al (OH)₃↓ + 3NaCl

Al³⁺ + 3OH^- = Al(OH)₃↓

ХОД РАБОТЫ:

На мелкой терке измельчались морковь, яблоки, мелко нарезались капуста и сладкий перец. Добавляли 20 мл раствора хлорида алюминия (III); Затем в эти колбы приливали по 20 мл воды и помещали на водяную баню с температурой 37-38 °С, что соответствует желудочной среде. Через 2 часа содержимое этих колб отфильтровывалось. Полученные фильтраты переводились в мерные колбы объемом 50 мл, объем доводился до метки и добавляли гидроксид натрия NaOH (приложение 1, фото 2-3.), (приложение 3, таблица 2).

Результаты исследования по извлечению ионов алюминия показывают, что лучше сорбируют алюминий морковь, перец, капуста. Почти весь введенный алюминий извлечен из раствора. Яблоко извлекает около половины ионов алюминия, так как в нем много жидкости и сорбционные возможности проявляются слабее (приложение 1, фото 4), (приложение 3, таблица 3).

Реакция №3. Определение ионов железа (III).

Оборудование: терка, овощи- капуста, морковь, сладкий перец, фрукты- яблоко, 0,1 н соляной кислоты, хлорид железа (III)

Принцип: проведение качественной реакции на ионы железа (III)

Примечание: Реактив – гидроксид натрия NaOH, результат- осадок бурого цвета Fe(OH)₃

FeCl₃+ 3 NaOH=Fe (OH) ₃+3NaCl

Ход работы:

На мелкой терке измельчались морковь, яблоки, мелко нарезались капуста и сладкий перец. Добавляли 20 мл раствора хлорида железа(III). Затем в эти колбы приливали по 20 мл воды и помещали на водяную баню с температурой 37-38 °С, что соответствует желудочной среде. Через 2 часа содержимое этих колб отфильтровывалось. Полученные фильтраты переводились в мерные колбы объемом 50 мл, объем доводился до метки и добавляли гидроксид натрия NaOH ((приложение 1, фото 5-6), (приложение 3, таблица 4).

Результаты исследования по извлечению ионов железа(III) показывают, что хорошо сорбируют железо капуста, перец. Морковь выводит почти все железо из раствора. Яблоко показала реакцию (в яблоках имеются собственные ионы железа) (приложение 1, фото 7), (приложение 3, таблица 5).

Реакция №4. Определение ионов меди(II).

Оборудование: терка, овощи- капуста, морковь, сладкий перец, фрукты- яблоко, 0,1 н соляной кислоты, сульфат меди (II).

Принцип: проведение качественной реакции на ионы меди (II)

Примечание: Щелоч NaOH образуют с ионами Cu²⁺ голубой осадок Cu(OH)₂.

CuSO ₄ + 2 NaOH = Cu (OH) ₂ + Na2SO₄

Ход работы:

На мелкой терке измельчались морковь, яблоки, мелко нарезались капуста и сладкий перец. Добавляли 20 мл раствора сульфат меди(II). Затем в эти колбы приливали по 20 мл воды и помещали на водяную баню с температурой 37-38 °С, что соответствует желудочной среде. Через 2 часа содержимое этих колб отфильтровывалось. Полученные фильтраты переводились в мерные колбы объемом 50 мл, объем доводился до метки и добавляли гидроксид натрия NaOH ((приложение 1, фото 8-9), (приложение 3, таблица 6).

Результаты исследования по извлечению ионов меди показывают, что все исследуемые продукты полностью сорбируют медь (приложение 1, фото 10), (приложение 3, таблица 7).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного исследования были изучены многочисленные литературные источники о тяжелые металлы и их влиянии на здоровье людей, проживающих в зоне воздействия источников. Ионы тяжелых металлов, таких как медь, алюминий, железо могут попадать в организм человека через пылевидные отходы и по пищевым цепочкам и накапливаться в нем. Повышенное содержание таких токсинов ведет к серьезным изменениям в здоровьи людей, вызывает тяжелые заболевания. Уменьшить воздействие этих металлов на человека можно с помощью овощей и фруктов, доступных всему населению. В качестве объектов исследования были выбраны самые распространенные овощи и фрукты: морковь, капуста, перец и яблоки. Была разработана методика исследования адсорбционных свойств вышеназванных продуктов питания. По этой методике исследованы возможности этих овощей и фруктов сорбировать ионы алюминия Аl³⁺, железа Fe³⁺ и меди Сu ²⁺. Ионы алюминия Аl³⁺ лучше всего сорбируют сладкий перец, капуста, яблоко- частично (имеется слабый осадок). Ионы железа Fe³⁺ не проявились в капусте, сладком перце и моркови, яблоки-показали наличие ионов в растворе. Ионы меди не были обнаружены ни в одном исследуемом образце (приложение 1, таблица 8), (приложение 4, диаграмма 1).

Данное исследование установило, что эти продукты могут сорбировать большую часть попавших в организм человека ионов тяжелых металлов и выводить их естественным путем. Исходя из проведенной работы, можно сделать следующие выводы:

1.Жители агрогородка подвергаются воздействию ионов тяжелых металлов.

2.Ионы тяжелых металлов могут накапливаться в организме людей и вызывать серьезные заболевания (астма, психические расстройства, онкология).

3.Уменьшить это вредное воздействие можно с помощью продуктов питания, таких как овощи и фрукты.

4.Перец, яблоки, морковь, капуста способны адсорбировать ионы тяжелых металлов и выводить их из организма человека.

5.Еженедельное (в идеале ежедневное) употребление в пищу свежих овощей и фруктов позволит уменьшить риск заболеваний, вызываемых избытком ионов тяжелых металлов в организме человека.

6.Полученные результаты мы оформляем в виде буклета и знакомим с его итогами население агрогородка.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Батаева Е.В. Систематизация знаний о качественных реакциях

//Е.В.Батаева// школе. -1999, издательство Центрхимпресс (М.), № 5, с. 61-69

2.Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно - допустимые концентраций химических веществ в окружающей среде.- Л., Химия, 1985,с.123-126

3. Загорский В.В. Химия без химкабинета (Эксперименты в сельской школе) // В.В. Загорский// Химия в школе. -1998, издательство Центрхимпресс (М.), № 4, с. 64-66

4.Карен Пейдж, Эндрю Дорненбург. Азбука вкуса. – М.: Арт-Родник, 2014. - 47 с.

5.Лисичкин Г.В., Леенсон И.А. Естествознание вместо физики химии и биологии?//Г.В.Лисичкин , И.А. Леенсон // Химия в школе, 2007, издательство Центрхимпресс (М.), № 6, с. 2-5

6. Ольгин О. Опыты без взрывов. М.: «Химия», - 1978 г. – 207 с.

9