Размещено на http: //www. allbest. ru/

Исследовательская работа

Синергетический эффект курения и загрязнения воздуха

Автор исследования: Хамраев Андрей Акмалович,

andreyhamraev2@gmail.com, тел. 8(968) 053-68-90

Руководитель: к.т.н. Самбурова Людмила Ивановна

samburoval@mail.ru, тел. 8(965) 379-49-16

Москва, 2017

 Содержание

Введение

1. Меры по ограничению курения, проводимые в нашей стране

2. Анкетирование учащихся

3. Источники загрязнения воздуха в жилом помещении

4. Состав табачного дыма

5. Влияние курения на организм человека.

6. Экспериментальные исследования

6.1 Выявление наличия в табачном дыме канцерогенов (соединений агрессивных в химическом отношении)

6.2 Изучение действия никотина на фермент слюны амилазу

6.3 Исследование пыли в квартире курящих

7. Определение загрязняющих воздух вредных веществ в квартире и величины необходимого воздухообмена

Выводы

Заключение

Литература

Приложение

Введение

курение загрязнение воздух канцероген

Данная работа посвящена исследованию возрастающего отрицательного воздействия курения и загрязнения воздуха внутри жилого помещения продуктами разрушения полимерных материалов. Также проведен анализ и расчет необходимого воздухообмена в зависимости от количества человек, площади жилого помещения и от концентрации вредных веществ в воздухе жилого помещения.

Актуальность исследования

Городской житель слишком беспечно относится к качеству в собственной среде обитания, несмотря на то, что проводит в помещениях почти 80% своего времени. Устраивая свой быт, многие зачастую увлекаются лишь внешними атрибутами интерьера жилого помещения и, тем самым, упускают из виду, скрытую от глаз, но не менее важную составляющую, а именно: качество воздуха. Всем известно отрицательное влияние на здоровье человека курения. И проблема курения приходится злободневной не только для нашей школы, но и для всей страны. В России курит 70 % мужчин и 30 % женщин. Но мало кто задумывается, что курение может давать синергетический эффект вместе с другими загрязнениями воздуха и поэтому представляет значительно больший риск, чем воздействие одного токсичного вещества.

Поэтому в своей исследовательской работе я еще раз хочу предостеречь учащихся об опасности курения, а особенно о возрастающем отрицательном воздействии курения и загрязнения воздуха внутри жилого помещения продуктами разрушения полимерных материалов.

Объект исследования: человек

Предмет исследования: здоровье человека, совместное влияние на здоровье человека курения и загрязнения воздуха внутри жилого помещения продуктами разрушения полимерных материалов.

Проблема: возрастание отрицательного совместного влияния на здоровье человека курения и загрязнения воздуха жилого помещения.

Решение проблемы: создание здоровой среды обитания для человека, пропаганда здорового образа жизни.

Гипотеза исследования: можно предположить, что учащиеся не имеют четкого представления о свойствах никотина, о последствиях курения и сильном отрицательном эффекте совместного влияния курения и загрязнения воздуха в жилом помещении на организм человека.

Цель исследования: исследовать совместное влияние курения и загрязнения воздуха внутри жилого помещения продуктами разрушения полимерных материалов.

Задачи исследования:

1. Опрос мнения учащихся.

2. Анализ мер по ограничению курения, которые проводятся в нашей стране.

3. Изучить состав табачного дыма и влияние курения на организм человека.

4. Рассмотреть влияние на человека синергетического эффекта курения и загрязнения воздуха внутри жилого помещения продуктами разрушения полимерных материалов.

5. Провести экспериментальные исследования действия загрязнителей воздуха и наличия в табачном дыме канцерогенов.

6. Определить некоторые вредные вещества, загрязняющие воздух в квартире и величину необходимого воздухообмена.

7. В заключении - рекомендации по ограничению курения

Методы исследования: ознакомление с литературой, анкетирование, сравнение, проведение экспериментальных исследований и расчетов, анализ полученных данных и составление рекомендаций.

Практическое значение: знание совместного отрицательного влияния курения и загрязнения воздуха жилого помещения на наше здоровье позволит выбрать строительные, отделочные материалы, мебель квартиры и создать экологически безопасную среду для человека.

1. Меры по ограничению курения, проводимые в нашей стране

В нашей стране предусмотрены следующие законы по ограничению курения [1]:

1. Федеральный закон от 10 июля 2001 г. N 87-ФЗ "Об ограничении курения табака".

2.Закон о курении Федеральный закон № 15-ФЗ от 23 февраля 2016 года «Об охране здоровья граждан от воздействия окружающего табачного дыма и последствий потребления табака».

- Статья 12. Запрет курения табака на отдельных территориях, в помещениях и на объектах.

- Статья о продаже и употребление табачных изделий с внесенными изменениями от 28.12.16 г.

- Статья 20. Запрет продажи табачной продукции совершеннолетним и несовершеннолетними, потребления табака несовершеннолетними, а также вовлечения детей в процесс потребления табака.

2. Анкетирование учащихся

Опрос мнения 100 учащихся 9-11 классов ГБОУ Школы №1353 по вопросам: курите или нет Вы и (или) Ваши родственники; в каком возрасте Вы впервые пробовали курить; Вы понимаете, что никотин -- наркотик и что Вы курите только потому, что не можешь перестать; если бы Вы вернулись назад, в то время, когда еще не стали зависеть от сигарет, но с тем знанием, которым обладаете сейчас, Вы начали бы курить? - показал, что не все учащиеся были откровенны, отвечая на вопросы анкеты, но, не смотря на это, можно сделать вывод, что 79% учащихся пробовали выкурить хотя бы одну сигарету и курят их родственники, из них только 32% знали о вреде никотина на организм человека. Но все же 42% учащихся высказали о том, что, повзрослев, никогда не будут употреблять никотин. В ответах учащихся было выявлено то, что знакомство с никотином происходило за пределами школы и дома.

Так же из анализа анкетирования видно, что возраст учащихся впервые попробовавших курить - 12 лет. Большинство школьников, которые попробовали курить - мальчики. Среди девочек пристрастие к этой пагубной привычке появляется в возрасте 13-14 лет. Основной причиной является для большинства - любопытство.

В результате, 48% учащихся понимают, что никотин - наркотик, 62% - никогда не задумывались или не знают, что никотин - наркотик. При этом большинство (37%) относится к семьям, где курят почти все.

При опросе учащихся о том, знают ли они, что курение и загрязнение воздуха обладает сильным синергетическим эффектом, выявлено следующее: только 14% имеют небольшое представление о таком отрицательном воздействии, а 86% не знают.

Следующий опрос учащихся показали, что только 3% семей интересуются составом строительных материалов, мебели и стараются выбрать гипоаллергенные материалы.

47% считают, что не правильно подобранные строительные материалы могут принести вред здоровью, но альтернативные материалы не рассматривают, т.к. считают - лучше сократить время при ремонте жилого помещения.

50% даже не задумывались над этим вопросом, доверяют рекламе и производителям.

Таким образом, анкетирование учащихся еще раз показало необходимость проведения исследований данной работы.

3. Источники загрязнения воздуха в жилом помещении

Все меньше в жилом помещении используются натуральные материалы при ремонте и отделке помещения и поэтому все больше веществ, используемых дома, выделяют потенциально опасные испарения. Помещения становятся все более герметичными. Следовательно, попав туда, загрязняющие вещества накапливаются до опасных уровней. Очистка от загрязнений внутри помещений гораздо длительнее, чем на открытом воздухе. Так, по данным ученых, оказалось, что воздух в комнатах в 4-6 раз грязнее наружного и в 8-10 раз токсичнее, а именно: концентрация таких веществ, как ацетон, этил, бензол, толуол и др., может превышать концентрацию их в атмосферном воздухе. Это свидетельствует о наличии в жилом помещении собственных источников загрязнения.

Существует множество источников загрязнения воздуха в жилом помещении [2]. Среди них:

1) Вещества, поступающие в помещение с загрязненным воздухом.

Пыль представляет собой мельчайшие частицы различных веществ, способных парить в воздухе. Наибольшую опасность представляют частицы пыли диаметром более 5 мкм, которые, задерживаясь в верхних дыхательных путях человека, вызывают бронхиты, риниты и другие заболевания. Пыль также адсорбирует многие химические соединения. Частицы пыли могут являться источником концентрации радиоактивных и других опасных веществ.

2) Продукты разрушения полимерных материалов. Полимерные материалы, используются в строительных и отделочных материалах, мебели, средствах бытовой химии: виниловые обои, линолеум, паркетный лак, масляная краска, потолочные пенополистирольные панели - всё это превращает квартиру в настоящую газовую камеру. Такие материалы могут стать очень опасными источниками загрязнения воздуха в помещении, т.к. выделяют токсические химические вещества - фенол, формальдегид, эфиры. Пример таких веществ в отделочных и строительных материалах представлен в таблице 3.1 (приложение).

3) Антропотоксины - ядовитые продукты, образующиеся в процессе жизнедеятельности человека. При этом человек выделяет около 400 химических соединений (углекислый газ, ацетон, аммиак, амины, фенолы и др.). Такие токсины, выделяясь из организма, в определенной концентрации представляют опасность для людей, находящихся в замкнутом пространстве.

4) Табачный дым.

Из анализа литературных данных - на рис.3.1 (приложение) представлен вклад источника загрязнения в суммарное загрязнение воздуха жилого помещения.

При резком перепаде градиентов температуры воздуха и атмосферного давления в атмосфере жилого помещения наблюдается многократное превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ.

Опрос мнения учащихся 9-11 классов ГБОУ Школа №1353 показал, что только 3% семей учащихся используют натуральные отделочные материалы и среди них присутствуют семьи, в которых курят.

Так, курильщики в загрязненном воздухе больше подвержены заболеваниям легких, чем при отсутствии загрязнений. Таким образом, курение внутри жилых помещений может давать синергический эффект вместе с другими загрязнителями и поэтому представляет значительно больший риск, чем воздействие одного токсичного вещества.

При большой концентрации табачного дыма в воздухе жилого помещения концентрация формальдегида в нем увеличивается и может превышать допустимую в 5-10 раз, а содержание такого опасного токсичного вещества, как стирол, удваивается [3].

Экологическая опасность токсичных веществ, содержащихся в табачном дыме, усугубляется тем, что они адсорбируются стенами, потолком, полом, мебелью, а затем мигрируют в воздух жилища.

Рассмотрим подробнее состав табачного дыма.

4. Состав табачного дыма

Из анализа литературных данных [2,3], следующий, что самая главная опасность для курильщика - табачный деготь. В состав табачного дегтя входят различные ароматические вещества и смолы, способные вызывать злокачественные опухоли. Внутри горящего кончика сигареты температура достигает 300 градусов по Цельсию и при этом происходят химические реакции образования более 3600 веществ. Таким образом, сигарета - своеобразная химическая фабрика. В состав табачного дыма входят: канцерогенные смолы, никотин, оксид углерода, углекислый газ, аммиак, синильная кислота, сажа, свинец, мышьяк, радиоактивный полоний, калий, радий, торий, непредельные углеводороды, ацетон, фенол, стирол. На рис.4.1 (приложение) представлен более подробный состав табачного дыма.

5. Влияние курения на организм человека

В таблице 5.1 (приложение) представлены данные сокращения жизни курильщиков в зависимости от числа ежедневно выкуриваемых сигарет и от возраста.

6. Экспериментальные исследования

6.1 Выявление наличия в табачном дыме канцерогенов

Для исследования использована следующая экспериментальная установка: к резиновой груше подсоединили широкую стеклянную трубку, в которую поместили вату, с другой стороны с помощью резиновой трубки к стеклянной трубке присоединили сигарету. Зажигаем сигарету и с помощью резиновой груши ее выкуриваем.

При этом цвета ваты изменился на желтый. Это объясняется тем, что вата поглощает табачный деготь.

Вату вынимаем и делим на две части и помещаем в стаканы с водой и 96% спиртом. В результате, растворители желтеют, получается вытяжка табачного дегтя. Далее, в водную вытяжку мы добавляем раствор перманганата калия, он обесцвечивается, что говорит о наличии непредельных соединений, весьма агрессивных в химическом отношении, они могут вызывать в организме нежелательные реакции, встраиваться в обмен веществ клеток. В спиртовую вытяжку добавляем хлорид железа (III). При этом смесь приобретает черно-фиолетовую окраску, что говорит о наличии фенола и его производных. Эти соединения являются канцерогенами.

Отсюда вывод: в табачном дыме обнаружен целый ряд веществ, называемых канцерогенами, т. е. вызывающих рак. Они легко проникают в кровь и накапливаются в самых жизненно важных органах, разрушая их и нарушая их функции.

Огромное количество в табаке и радиоактивных веществ [3,4] . При выкуривании одной пачки сигарет в день человек получает дозу радиации в 7 раз превышающую ту, что признана предельно допустимой Международным соглашением по защите радиации. Радиация табачного происхождения - главная причина возникновения раковых заболеваний. Крайне ядовитым радиоактивным изотопом единодушно признан полоний -210. Подсчитано в бронхах и моче курящих количество полония-210 в 6 - 7 раз больше, чем у некурящих [4].

6.2 Изучение действия никотина на фермент слюны амилазу

Применяемые оборудование и материалы: вытяжка никотина из работы №1, пробирки, растворы крахмала, йода и амилазы (слюна).

Раствор крахмала 3 мл поместили в две пробирки: 1- контрольная, 2- экспериментальная. Далее добавляем в экспериментальную пробирку никотин. А в обе пробирки добавляем раствор амилазы (заранее собирается слюна и разбавляется водой). При действии амилазы крахмал должен расщепляться. Проводим йодную пробу: добавляем в каждую пробирку раствор йода. В результате, в контрольной пробирке крахмал под действием амилазы подвергся расщеплению (окрашивания не наблюдаем). В экспериментальной - крахмал не подвергся расщеплению (есть синее окрашивание). Вероятно, что никотин тормозит действие амилазы.

Выводы: Никотин тормозит действие фермента амилазы. Синее окрашивание свидетельствует о присутствии крахмала, который не подвергся гидролизу из-за инактивации амилазы.

6.3 Исследование пыли в квартире курящих

Учёные доказали, что домашняя пыль намного опаснее уличной. Воздух внутри дома практически всегда более пыльный, чем на улице. А при проживании в квартире курящих людей - пыль содержит опасные для организма человека вещества. Также пыль адсорбирует многие химические соединения [4]. Специалисты измерили, что за сутки мы вдыхаем вместе с воздухом в среднем около 2 столовых ложек пыли. В стандартной трёхкомнатной квартире ежегодно образуется до 40 кг пыли. И чем мельче пыль, тем глубже она проникает в наши лёгкие. По информации института иммунологии, каждый третий житель России подвержен аллергии. Так что серьёзно заболеть от пыли дома или на работе гораздо вероятнее, чем на улице, где мелкая пыль уносится ветром, прибивается и смывается дождём.

Мной проведено исследование сгустка пыли под микроскопом. Выявлено, что основа пыли - это частицы, похожие на чешуйки и другие различные частицы. Пыль состоит из отмерших частичек кожи и мельчайших частичек отделочных материалов квартиры, бытовой химии, так что мы сами её создаём.

7. Определение загрязняющих воздух вредных веществ и величины необходимого воздухообмена

Главным в обеспечении экологической чистоты воздуха внутри помещения является организация оптимального воздухообмена с внешней средой. При этом необходимо учитывать объем помещений, количество находящихся в них людей, время их пребывания в помещении, а также насыщенность жилья полимерными, пленочными и другими экологически небезвредными материалами.

Учитывая все эти факторы мной проведен расчет необходимого воздухообмена для вариантов, когда концентрация вредных веществ не превышает предельно-допустимой (ПДК) и когда концентрация вредных веществ превышает предельно-допустимой концентрации [5].

Для расчета использованы нормы, применяемые для помещений на основании требований санитарных норм проектирования. В помещениях с объемом, приходящимся на одного проживающего в помещении от 20 мі, должна быть предусмотрена вентиляция, обеспечивающая подачу наружного воздуха в количестве не менее 30 мі/ч на каждого проживающего; с объемом от 20 мі до 40 мі - не менее 20 мі/ч. Во всех этих случаях концентрации вредных веществ в воздухе не должны превышать предельно допустимой концентрации (ПДК).

При расчете учитывался опрос учащихся о том, какие отделочные материалы и мебель использованы, площадь и количество проживающих в квартире, а так же учитывалось, что в воздушной среде помещения может одновременно находиться несколько вредных веществ. При этом их действие на организм человека является суммарным. Поэтому при расчете воздухообмена производилось суммирование концентрации наиболее распространенных вредных веществ, находящихся в воздухе. Такие данные превышения ПДК по вредным веществам были взяты из анализа литературы [4,6].

Так же для расчета необходимого воздухообмена было принято, что жилое помещение не поступают вредные вещества из вне.

Величина воздухообмена определяется по формуле [7,8]:

L = Lp ? n , мі/ч, (1)

где Lp - воздухообмен приходящийся на одного человека согласно норме; n - количество находящихся в помещении человек.

В случае, если в воздухе содержится вредное вещество, то величина воздухообмена определяется по формуле:

L = Gu/(qпдк- qпр), мі/ч, (2)

где Gu - количество вредного вещества, выделяющегося в воздух в единицу времени в мг/ч; qпдк - ПДК вредного вещества по ГОСТ 12.1.005-76 в мг/мі; qпр - концентрация одноименного вредного вещества в приточном воздухе, мг/мі.

С учетом полученных расчетных данных, формул (1) и (2), выявлена зависимость необходимого воздухообмена от количества человек, площади жилого помещения и от наличия вредных веществ в воздухе, которая представлена на рис. 7.1 (приложение).

Выводы

1. Курильщики в загрязненном воздухе больше подвержены заболеваниям, чем при отсутствии загрязнений, т.е. курение и загрязнение воздуха обладает сильным синергетическим эффектом.

2. Внутренний воздух помещений может быть в десятки раз более загрязнен, чем наружный. Но даже если уровни загрязнения воздуха в помещениях и невысоки, это все равно представляет большую опасность, поскольку люди подвергаются его воздействию в течение длительного времени.

3. Главным источником химического загрязнения внутренней среды помещений являются токсичные вещества, выделяющиеся из строительных и отделочных материалов в воздух жилища (бензол, толуол, фенола, формальдегида в концентрациях, зачастую больших предельно допустимых пределов в несколько раз).

4. Необходимо тщательно выбирать отделочные материалы и не соблазняться подозрительной дешевизной. Нельзя использовать при ремонте в помещении материалы, предназначенные для внешних работ.

5. При организации воздухообмена необходимо учитывать объем помещения, количество находящихся в нем людей, время их пребывания в помещении, а также насыщенность жилья полимерными материалами.

Заключение

Находясь около 80% своего времени в помещениях, большая часть населения подвергается воздействию некачественной воздушной атмосферы. Это обусловлено загрязнением химическими и биологическими факторами. Так, устраивая свой быт, многие зачастую увлекаются лишь внешними атрибутами интерьера жилища и часто не задумываются о качестве строительных материалов и мебели, которые, в последствии, будут влиять на качество воздуха в помещении, а значит и на здоровье проживающих.

В результате наблюдается значительный рост числа заболеваний органов дыхания, в том числе онкологических и главным образом, от химических канцерогенов (фенол, формальдегид, диоксиды и т. п.) и аэрозольных дисперсных частиц, которые глубоко проникают в органы дыхания и трудно удаляются из воздуха жилого помещения.

Литература

1. Закон «О запрете курения» http://base.garant.ru/70321478/ (Дата обращения 19.01.2017).

2. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности - М.: Высшая школа, 2003.

3. Пальцев М.А., Аничков Н.М. Патологическая анатомия Том 2 - М.: Медицина, 2001.

4. Данилов-Данильян В.И. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать? - М.: МНЭПУ, 2007.

5. ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» с изменениями от 16.09.2013.

6. Анастасова Л.П., Гольнева Д.П., Короткова Л.С., Человек и окружающая среда - М.: Просвещение, 1997.

7. Феоктистова Т.Г., Мерзликин И.Н. ГОУ ВПО МГТУ Методические указания к выполнению лабораторной работе «Определение концентрации вредных веществ в воздухе». - М, 2009.

8. ГОСТ 12.1.007-76 «ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности».

Приложение 1

Таблица 3.1. Вредные вещества, выделяющиеся из отделочных и строительных материалов в жилом помещении

Вклад источника загрязнения в суммарное загрязнение воздуха жилого помещения 1. Вещества, поступающие в помещение с загрязненным воздухом. 2. Продукты деструкции (разрушения), полимерных материалов. 3. Антропотоксины - продукты жизнедеятельности человека. 4. Продукты бытовой деятельности и табачный дым.

Состав табачного дыма

Таблица 1 Сокращения жизни курильщиков в зависимости от числа ежедневно выкуриваемых сигарет и от возраста

Зависимость необходимого воздухообмена от количества человек, площади жилого помещения и от наличия вредных веществ в воздухе. I. Концентрация вредных веществ не превышает ПДК. II. Концентрация вредных веществ превышает ПДК.

Размещено на Allbest.ru