Металлы в жизнедеятельности человека

Обновлено: 06.07.2024

Методическая разработка урока химии в 9 классе в рамках школьного методического дня «Как сделать вопросы и задания инструментом развития мышления учащихся».

Вложение	Размер
kopiya_konspekt_uroka.doc	145.5 КБ
prezentaciya_k_uroku.ppt	510 КБ

Подтяните оценки и знания с репетитором Учи.ру

За лето ребенок растерял знания и нахватал плохих оценок? Не беда! Опытные педагоги помогут вспомнить забытое и лучше понять школьную программу. Переходите на сайт и записывайтесь на бесплатный вводный урок с репетитором.

Вводный урок бесплатно, онлайн, 30 минут

Предварительный просмотр:

Металлы в организме человека»

Урок химии в 9 классе

В рамках школьного методического дня

«Как сделать вопросы и задания

инструментом развития мышления учащихся»

Учитель химии ГБОУ СОШ № 466

Овчарова Ольга Эдуардовна

«Металлы в организме человека»

Цели урока:
Дидактическая: Создать условия для формирования представлений учащихся о влиянии металлов на человеческий организм.
Учебные:
Обучающая: Сформировать представление о влиянии металлов на здоровье человека.
Развивающая:
• Способствовать развитию умения анализировать и оценивать факты, делать выводы на основе сравнения.
• Развивать любознательность учащихся и познавательный интереса к предмету.
Воспитывающая: Содействовать воспитанию бережного отношения к здоровью человека.

Результативность урока:
Учащиеся должны:
• Описывать влияние металлов на жизнедеятельность человеческого организма с использованием справочного материала.
• Четко и грамотно выражать свои мысли.

Методические приемы:
Выполнение индивидуальных заданий.

Опережающее домашнее задание

Работа с разнообразными источниками информации.
Выполнение практических задач

Чередование индивидуальной и групповой работ

Тип урока:
Учебное занятие по комплексному применению знаний и способов деятельности.

«Мощь и сила науки – во множестве фактов, цель – в обобщении» (Д.И. Менделеев)

Ход урока:
I. Организационный момент.
1.1.Мотивация
На прошлом уроке мы закончили изучение темы «Металлы», в ходе которого рассматривали металлы как элементы неживой природы. Вы знаете, что роль металлов в неживой природе очень велика.Сегодня мы с вами поговорим о роли металлов в живой природе. К живой природе относятся все живые организмы, в том числе и человек, поэтому с ролью металлов в живой природе мы познакомимся на примере организма человека.
Тема урока : «Металлы в организме человека»
Девиз урока : «Мощь и сила науки – во множестве фактов, цель – в обобщении».
Цели урока : обобщить и углубить знания по теме: «Металлы»; дополнить их новыми, расширить ваш кругозор.
Каково происхождение слова «металл»? Откуда оно пришло к нам?

Опережающее задание для учащихся
2. Актуализация опорных знаний
М уже познакомились с Периодической системой химических элементов Д. И. Менделеева, с классификацией химических элементов узнали, что из 114 элементов 92 являются металлами. Термин «металлы» относится и к химическим элементам, и к простым веществам.
2.1 Разминка «Загадочная пауза».
(загадки о металлах).

Опережающее задание для учащихся

2.2. Фронтальная беседа
1. Что такое химический элемент?
2. Что такое простое вещество?
3. Какие свойства проявляют атомы металлов?
4. Какими общими физическими свойствами обладают простые вещества- металлы?
2.3. Выполнение тест- заданий.
Задание 1. Напротив фраз, в которых сказано о металле как простом веществе, поставьте «В», а напротив тех, где речь идёт о металле как химическом элементе, — «Э»
1) в состав ляписа входит серебро;
2) степень окисления алюминия +3;
3) свинец — пластичный металл;
4) золото можно вытянуть в тонкую нить;
5) электроотрицательность меди меньше электроотрицательности кислорода.
Задание 2 . Свойства металлов. Заполните пропуски нужными словами.
Радиус атомов металлов _______ радиуса атомов неметаллов. Во всех соединениях металлы имеют _______ степени окисления. При комнатной температуре металлы находятся в ________ агрегатном состоянии, за исключением ________. Металлы обладают характерным ________. Они хорошо проводят ________ и ________. Самый электропроводный Ме - ________ ,самый тугоплавкий Ме - ________ самый пластичный Ме -________.
3. Основная часть урока.

В организме человека находятся 81 химический элемент из 92, встречающихся в природе. Организм человека состоит на 60% из воды, 34% приходится на органические вещества и 6% - на неорганические.

Человеческий организм - сложная химическая лаборатория. Трудно себе представить, но ежедневно наше самочувствие, настроение и даже аппетит могут зависеть от минеральных веществ. Без них бесполезными оказываются витамины, невозможны синтез и распад белков, жиров и углеводов.
Например, если вес человека составляет 70 кг, то в нем содержится (в граммах): кальция - 1700, калия - 250, натрия - 70, магния - 42, железа - 5, цинка - 3.
Очевидно, что металлы необходимы клеткам тела человека для нормальной жизнедеятельности. Как избыток, так и недостаток металлов оказывает отрицательное влияние на организм, а некоторые металлы могут оказывать на него токсичное действие.
Сегодня на уроке мы с вами попробуем определить биологическую роль некоторых металлов в организме человека, и ответить на вопрос « Металлы наши друзья или враги?»

В лаборатории будут работать три группы-

Аналитики . Задача группы - оценить выполненные вами тесты, проанализировать допущенные ошибки, представить краткий исторический дайджест о применении Ме.
Практики. Задача группы – используя предложенные реактивы, четко следуя алгоритму, выполнить превращения, подтверждающие действия Ме и их соединений на организм человека.
Теоретики. Задача группы – используя справочный материал, публикации в И-нете и прессе, составить макет информационной таблицы «Биологическая роль металлов и их токсическое действие на организм человека».

3.2. Работа в группах.

Проверяют выполненный учащимися тест (перфокартно),анализируют допущенные ошибки,
Предлагают вниманию учащихся короткие исторические справки о применении некоторых Ме
Определяют проблему : «Что же разрушает и лечит наш организм? Ме-вещества или ионы металлов?»

Проводят Лабораторную работу «Действие солей металлов на белок»
Инструктивная карточка.

В 4 пробирки нальем по 2 мл. раствора белка.

В первую пробирку 1 мл раствора ацетата свинца, во вторую – 1 мл раствора хлорида железа (III), в третью – 1 мл хлорида меди (II), в четвертую – 1 мл раствора хлорида натрия.

Наблюдения : Белок свернулся в пробирках, в которые добавили соли тяжелых металлов, т.е. в пробирках №№ 1,2,3.
Вывод: Ионы тяжелых металлов и разрушают структуру белка. Этот процесс называется ДЕНАТУРАЦИЯ.

Определяют проблему: «В повседневной жизни человек достаточно часто сталкивается с предметами, выполненным из металлических материалов. Это и алюминиевая посуда, и медные провода, и свинцовые аккумуляторы, и цинковые батарейки, и покрытые кадмием и никелем детали автомобилей, сантехнической арматуры… Какова биологическая роль металлов и их токсическое действие на организм человека?»

5.Рефлексивный тест (звучит тихая музыка)
Я узнал (а) много нового.
Мне это пригодится в жизни.
На уроке было над чем подумать.
На все возникшие у меня вопросы я получил (а) ответы.

На уроке я поработал (а) добросовестно.

Составьте схему проникновения свинца в организм человека
Вспомнить, отыскать в произведениях А.С.Пушкина и М.Ю.Лермонтова строки с упоминанием элементов – металлов

На заключительном уроке 3 четверти мы с вами поговорим о том

Какова взаимосвязь между состоянием организма человека и состоянием окружающей среды?

XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА СОСТОЯНИЕ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение. Тяжелые металлы на сегодняшний день представляют собой группу опасных загрязнителей, которым уделяется пристальное внимание, так как все химические соединения или элементы, которые выбрасываются в атмосферу в первую очередь в результате деятельности человека, являются загрязнителями воздуха. Тяжелые металлы, накапливаясь в организме человека даже в небольших дозах, оказывают негативное влияние на многие органы.

Плотность тяжелых металлов по классификации Н. Реймерса, 1992 г составляет более 5 г/ . Атомная масса более 40 единиц. К тяжелым металлам относят Pb , Cu , Zn , Ni , Cd , Co , Sb , Sn , Bi , Hg [1]. Для человека представляют опасность более 10 тяжелых металлов из-за того, что они токсичны и имеют широкий диапазон распространения. Самые токсичные металлы – ртуть, свинец, кадмий [2].

Тяжелые металлы являются естественными компонентами земной коры. Они не могут быть деградированы или уничтожены. В небольшой степени они проникают в наш организм через продукты питания, питьевую воду и воздух. Также тяжелые металлы поступают в организм через легкие и кожу. Некоторые тяжёлые металлы, например медь, селен, цинк необходимы для поддержания метаболизма человеческого тела. Однако при более высоких концентрациях они могут привести к отравлению [3].

Тяжелые металлы опасны тем, что могут накапливаться в растениях и тем самым являются компонентом пищевых цепей (растения являются продуцентами), через которые могут поступать в организм человека. Пример биологической цепи: почва (вода) – растение – животное – продукция – человек (рисунок 1) [1].

Рисунок 1 – Пути поступления тяжелых металлов в организм человека

Состояние здоровья человека напрямую зависит от окружающей среды, что доказывает актуальность решения проблем её загрязнения. Здоровье людей, которые живут в неблагоприятной среде (возле промышленных предприятий, у автотранспортных магистралей и др.) непосредственно находится под угрозой. Выбросы различных химических веществ приводят к нарушению физиологии и к ряду заболеваний, а самое опасное – к онкологиям. Накопление тяжелых металлов приводит к развитию злокачественных заболеваний, к появлению мутаций и рождению детей с нарушением развития. Больше всего от тяжелых металлов страдают дети, так как накопление токсичных свойств происходит еще на эмбриональном этапе онтогенеза. Нередко случаются летальные исходы [4].

Токсичные металлы, такие как мышьяк, кадмий, свинец и ртуть, находятся повсюду, они не оказывают положительного влияния на основные физиологические функции организма человека, напротив приводят к неинфекционным хроническим заболеваниям, что сокращает продолжительность жизни. Свойство тяжелых металлов оседать на стенках способствует засорению почечных каналов и каналов печени, что ослабляет фильтрацию и приводит к накоплению токсинов в организме.

Свинец – один из серьезно опасных токсичных загрязнителей, оказывающий влияние на нервную систему, кровь и почки. Нередко повышенная концентрация свинца приводит к развитию анемии. В результате накапливания свинца в организме происходит снижение умственных и трудовых способностей, расстройство поведения, отставание в развитии. Опасное влияние данный металл оказывает на ребенка, вызывая его умственную отсталость.

Большая концентрация кадмия оказывает влияние на легкие, кости, почки, нарушается метаболизм химических элементов, что приводит к их дефициту (железо, кальций, цинк, медь). Кадмий также ингибирует синтез белков, ДНК (что приводит к различным формам анемии), снижает ферментативная активность [5,6,7].

Ртуть, циркулируя по кровяному руслу, попадает в печень, почки и мозг, что способствует разрушению нервной оболочки, и приводит к блокированию функции проводимости нервных импульсов. Серьезное нарушение органов ЦНС приводит к потере слуха, зрения, обоняния, общему и церебральному параличу, деформации конечностей и смерти. Данный металл с трудом выводится из организма [7].

С помощью лабораторных исследований крови и мочи можно провести диагностику и выявить отравление ртутью, свинцом или кадмием, а также другими металлами. Людям, которые проживают на территориях подверженных техногенному загрязнению, особенно важно обратить внимание на проблему накопления тяжелых металлов.

Заключение. Чтобы снизить риск заболеваний человека, а особенно детей, необходимо уделять внимание экологическим проблемам накопления токсических веществ, а именно тяжелых металлов, в биосфере.

Список литературы:

1. Теплая Г. А. Тяжелые металлы как фактор загрязнения окружающей среды (обзор литературы). Журнал: Астраханский вестник экологического образования, 2013 г., с. 182-192 (дата обращения 07.05.2020)

4. Чикенева И.В. Последствия влияния тяжелых металлов на окружающую среду в зоне воздействия промышленных предприятий. Журнал: Научно-методический электронный журнал концепт, номер 12, 2013 г., с. 66-70 (дата обращения 07.05.2020)

5. Савченко О.В. Влияние загрязнения окружающей среды тяжёлыми металлами на здоровье детей дошкольного возраста. Журнал: Экология человека, номер 3, 2018 г., с. 16-20 (дата обращения 11.03.2021)

6. Вишневецкий В.Ю., Ледяева В.С. Экологическое прогнозирование загрязнения водных сред тяжелыми металлами. Журнал: Инженерный вестник дона, номер 4-2 (32), 2014 г., с.15 (дата обращения 11.03.2021)

7. Гулиева С. В., Керимова Р. Дж., Юсифова М. Ю. Влияние тяжелых металлов на биохимические процессы в организме человека. Журнал: Academy, номер 12 (39), 2018 г., с. 77-81 (дата обращения 12.03.2021)

О 10 важных металлах в организме человека

Металлы способны повлиять на биохимические цепи и реакции организма, их дефицит отразится на жизнедеятельности человека. Дефицит любого элемента способен нарушить целостность уникальной системы организма.

Металлы попадают в наш организм через несколько основных каналов:

продукты питания;
воду;
воздух;
прием лекарственных препаратов и БАД;
использование косметических средств;
введение вакцин.

Рассмотрим подробнее 10 важных элементов, которые необходимы человеку:

Кальций

Только представьте, 1 кг вашего веса забирает данный металл. Этот элемент является составляющим каждой клетки. Основная локализация - кости, но он участвует не только в формировании скелета. Кальций отвечает за систему гемостаза и регуляцию гормонов. Важной особенностью кальция является тот факт, что кальций не синтезируется в организме самостоятельно, этот элемент необходимо постоянно восполнять.

Калий

Содержится в клетках, регулирует водный баланс в организме и нормализует ритм сердца. Калий влияет на работу многих клеток в организме, особенно нервных и мышечных. Биологическая роль калия в организме человека велика. Калий способствует ясности ума, улучшает снабжение мозга кислородом, помогает избавляться от шлаков, действует как иммуномодулятор, способствует снижению давления крови и помогает при лечении аллергических реакций. Так же, чем выше физические нагрузки - тем выше потеря калия.

Натрий

В тандеме с калием отвечает за движение жидкости. Калий содержится внутри клетки, натрий - снаружи. Пара калий/натрий отвечает за повышение или снижение артериального давления. Утренние отеки на лице говорят о скоплении натрия, вечерние - накоплении калия.

Магний

Колоссально важный макроэлемент. Магний играет важнейшую роль в организме человека, однако всего 50 грамм, которые содержатся в сердечной мышце, головном мозге и костях, к сожалению, не способны восполнить постоянный расход при стрессах, физических нагрузках, во время беременности и в период активного роста.

Железо

Принимает участие во многих процессах нашего организма. Самый важный из них- передача кислорода в ткани и мышцы. Так же является частью ферментов и белков, которые необходимы для процессов обмена в организме, например, превращение калорий в энергию.

1,5-2 грамма металла локализованы в предстательной железе и мышечной ткани. Минерал участвует в реакциях иммунного ответа, способен сократить продолжительность вирусного заболевания. Важная функция цинка - улучшение фертильности.

Участвует в синтезе эритроцитов, а значит неразрывно связана с железом. Дефицит меди неизбежно приведёт к дефициту железа и кальция. Также, этот металл необходим при синтезе коллагеновый волокон и меланина.

Марганец

Почти невесомый элемент, но является частью вестибулярного анализатора, влияя на уровень нейромедиаторов. Нехватка марганца способна привести к развитию диабета.

Молибден

Кофактор обменных процессов, он ускоряет ферментативные реакции организма и снижает риск развития заболеваний.

Кобальт

Этот металл является частью структуры витамина В12 и помогает исправно работать поджелудочной железе.

Нынешняя экологическая ситуация, стрессы, темп жизни и недоброкачественные продукты питания неизбежно приводят к потери столь драгоценного строительного материала, как металлы. Пусть микроэлементов в процентном соотношении немного, но их важность очень велика.

Металлы в организме человека

Химические элементы в организме человека Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, находятся в тесном контакте с окружающей средой. Пищевые продукты и питьевая вода способствуют поступлению в организм практически всех химических элементов. Они повседневно вводятся в организм и выводятся из него. Анализы показали, что количество отдельных химических элементов и их соотношение в здоровом организме различных людей примерно одинаковы.

А они там есть . Мнение о том, что в организме человека можно обнаружить практически все элементы периодической системы Д.И. Менделеева, становится привычным. Однако предположения ученых идут дальше – в живом организме не только присутствуют все химические элементы, но каждый из них выполняет какую-то биологическую функцию.

Биоактивность отдельных химических элементов Экспериментально установлено, что в организме человека металлы составляют около 3% (по массе). Это очень много. Если принять массу человека за 70 кг, то на долю металлов приходится 2,1 кг. По отдельным металлам масса распределяется следующим образом.(Следующий слайд)

Какие металлы? 1: кальций (1700 г) Название элемента происходит от лат. calx (в родительном падеже calcis ) — « известь », «мягкий камень». извести с оксидом ртути HgO на платиновой пластине , которая являлась анодом . Катодом служила платиновая проволока, погруженная в жидкую ртуть . В результате электролиза получалась амальгама кальция. Отогнав из неё ртуть , Дэви получил металл , названный кальцием.

калий (250 г) 2: Какие металлы? Ка́лий — элемент главной подгруппы первой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева , с атомным номером 19. Обозначается символом K ( лат. Kalium ). Простое вещество калий ( CAS-номер : 7440-09-7) — мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.

натрий (70 г) 3: Какие металлы? На́трий — элемент главной подгруппы первой группы, третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева , с атомным номером 11. Обозначается символом Na ( лат. Natrium ). Простое вещество натрий ( CAS-номер : 7440-23-5) — мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета .

магний (42 г) 4: Какие металлы? Ма́гний — элемент главной подгруппы второй группы, третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева , с атомным номером 12. Обозначается символом Mg ( лат. Magnesium ). Простое вещество магний ( CAS-номер : 7439-95-4) — лёгкий, ковкий металл серебристо-белого цвет а . Средне распространён в природе. При горении выделяется большое количество света и тепла.

цинк (3 г) 5: Цинк — элемент побочной подгруппы второй группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева , с атомным номером 30. Обозначается символом Zn ( лат. Zincum ). Простое вещество цинк ( CAS-номер : 7440-66-6) при нормальных условиях — хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета (тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка ). Какие металлы?

И так … Имеется большое число элементов, являющихся ядами для живого организма, например ртуть, таллий, свиней и др. Они оказывают неблагоприятное биологическое влияние, но без них организм может функционировать. Существует мнение, что причина действия этих ядов связана с блокированием определенных групп в молекулах протеинов или же с вытеснением из некоторых ферментов меди и цинка.

А может они полезны ? Железо входит в состав гемоглобина крови, а точнее в красные пигменты крови, обратимо связывающие молекулярный кислород. У взрослого человека в крови содержится около 2,6 г железа. В процессе жизнедеятельности в организме происходит постоянный распад и синтез гемоглобина. Для восстановления железа, потерянного с распадом гемоглобина, человеку необходимо суточное поступление в организм около 25 мг. Недостаток железа в организме приводит к заболеванию – анемии. Однако избыток железа в организме тоже вреден.

Одно хорошо другое плохо Биологам и медикам хорошо известно, что важную роль в организме человека играют гликозиды. Некоторые природные гликозиды (извлекаемые из растений) активно действуют на сердечную мышцу, усиливая сократительные функции и замедление ритма сердца. При попадании в организм большого количества сердечного гликозида может произойти полная остановка сердца. Ионы некоторых металлов влияют на действие гликозидов. Например, при введении в кровь ионов магния действие гликозидов на сердечную мышцу ослабляется. Ионы кальция, наоборот, усиливают действие сердечных гликозидов.

Металлы в жизнедеятельности человека

МЕТАЛЛЫ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

1 Казанский филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Российский государственный университет правосудия» (г. Казань).

Целью данной работы является изучить роль металлов как биогенов и как загрязнителей природной среды, их положительное и отрицательное воздействие на биологические системы и на организм человека.

1) Расширить представления о специфических свойствах металлов, их двойственной роли в природе, последствиях воздействия металлов или их соединении на биологические системы.

2) Раскрыть причины и основные источники загрязнения окружающей среды металлами.

3) Изучить влияние гипо- и гиперконцентрации металла на состояние здоровья человека.

Предметом исследования является:

1) Почва и растения на парковой зоне возле Татарской государственной филармонии на пересечении улиц Павлюхина и Эсперанто г. Казани, вода из озера «Кабан» на наличие тяжелых металлов, влияние их на здоровье человека.

2) Медицинские карты людей, проживающих в этом районе

Актуальность рассматриваемой темы заключается в том, что металлы вызывают глобальные экологические проблемы. А экология в свою очередь влияет на здоровье человека.

1. Нахождение металлов и их соединений в природе

Менделеевская таблица химических элементов, составляющие все живое и неживое во Вселенной, на три четверти состоит из металлов. Десятки из них широко применяются в технике и быту. Остальные с каждым годом все глубже внедряются в практику.

Большинство металлов в природе встречаются в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические соединения. Так, содержание некоторых металлов в земной коре следующее:

Большое количество натрия и магния содержится в морской воде: до 1,05%. В малых количествах они присутствуют в растениях, живых организмах (играя при этом важную роль).

В природе металлы встречаются в различном виде:

— в самородном состоянии: серебро, золото, платина, медь, иногда ртуть (золото, серебро и платина относятся к драгоценным металлам).

— в виде оксидов: магнетит Fe₃O₄, гематит Fe₂О₃ и др.

сульфидов: галенит PbS, киноварь НgS

хлоридов: сильвин КСl, галит NaCl, сильвинит КСl*NаСl, карналлит КСl*МgСl2*6Н₂О

карбонатов: мел, мрамор СаСО₃, магнезит МgСО₃. [2,c 624]

Многие металлы часто сопутствуют основным природным минералам: скандий входит в состав оловянных, вольфрамовых руд, кадмий — в качестве примеси в цинковые руды, ниобий и тантал — в оловянные. Железным рудам всегда сопутствуют марганец, никель, кобальт, молибден, титан, германий, ванадий. Бронза, как известно, сохраняется в земле, точнее - в ее культурном слое, тысячелетия. Железо, напротив, довольно быстро возвращается в первозданное состояние - ржавление превращает его снова в соединения железа с кислородом.

Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия.

Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Исключением можно назвать около 16 элементов: это благородные металлы (золото, серебро и др.), и некоторые другие (например, ртуть, медь), которые присутствуют без примесей. [3]

2. Металлы в организме человека

В организме человека находятся 81 химический элемент из 92 встречающихся в природе. Организм человека – это сложная система, похожая на химическую лабораторию. Трудно себе представить, но ежедневно наше самочувствие, настроение и даже аппетит могут зависеть от минеральных веществ. Без них бесполезным оказываются витамины, невозможны синтез и распад белков, жиров и углеводов.

Рис. 1. Металлы в организме человека. [7]

2.1. Биологическая роль некоторых металлов в организме человека.

Золото. В средневековье алхимики считали золото совершенством, а остальные металлы – ошибкой в акте творения и, как известно, прикладывали большие усилия для ликвидации этой ошибки. Идею введения золота в медицинскую практику приписывают Парацельсу, который провозгласил, что целью химии должно быть не превращение металлов в золото, а приготовление лекарств. Лекарственные препараты из золота и его соединений пытались применять при многих заболеваниях. Им лечили волчанку, туберкулез. У людей, чувствительных к золоту, оно может вызвать нарушение состава крови, реакцию со стороны почек, печени, влиять на настроение, рост зубов, волос.

Алюминий. Алюминиевую посуду называют посудой бедняков, так как этот металл способствует развитию старческого атеросклероза. При приготовлении пищи в такой посуде алюминий частично переходит в организм, где и накапливается.

Цинк. Оптимальная интенсивность поступления цинка в организм 15 мг/сут, суточная потребность составляет 50 мг. Дефицит цинка может развиваться при недостаточном поступлении этого элемента в организм (1 мг/сут и менее), а порог токсичности составляет 600 мг/сут. В организм человека 99 % цинка попадает с пищей. Особенно много цинка содержится в говядине, печёнке, устрицах (400 мг в 100 г продукта), пшеничных зародышах. Цинк поступает в растение в виде иона Zn 2+ . Для лучшего усвоения цинка организмом необходимы витамины А и В₆. Усвоению цинка препятствуют медь, марганец, железо и кальций. В организме взрослого человека содержится 3 г цинка на 70 кг. Цинк можно обнаружить во всех органах и тканях.

Ежедневно около 11 мг цинка выводится из организма, 5 % из этого количества выводится с мочой.

Таблица. 1. Содержание Zn в органах и тканях.

Содержание цинка, мг в 1кг

В медицине цинкосодержащий препарат сульфат цинка используется при дефиците цинка, для лечения болезней кожи, волос, ногтей, цирроза печени и при заживлении ран. Препарат несовместим с карбонатами, сульфитами – осаждение нерастворимых солей цинка; с восстановленным магнием выпадает осадок цинка.

Медь. Среднее содержание меди в человеческом организме 150 мг на 70кг. В организм медь поступает в основном с пищей. Много меди содержится в морских продуктах, бобовых, капусте, картофеле, крапиве. Содержание меди в 100 г огурцов составляет 8,4 мг. В желудочно-кишечном тракте адсорбируется до 95 % поступившей в организм меди. В крови медь связывается с сывороточным альбумином (12-17%), аминокислотами (10-15%), транспортным белком (12-14%). Оптимальная интенсивность поступления меди в организм составляет 2-3 мг/сут. Суточная потребность организма в меди – 2 мг.

При ожогах кожи фосфором её обильно смачивают 5 %-ным раствором сульфата меди (II).

Марганец. Соединения марганца в основном поступают в организм с пищей. Много марганца содержится в ржаном хлебе, пшеничных и рисовых отрубях, сое, горохе, свёкле (содержание марганца в 100 г свёклы составляет 0,65 мг). Марганец поступает в растение в виде ионов Mn 2+ . В теле человека содержится 2,2·10 20 атомов марганца. Среднесуточная потребность человека в марганце составляет 5-9 мг. Биоусвояемость марганца невысока, всего 3-5 %. Оптимальная интенсивность поступления марганца в организм 5-9 мг/сут; уровень, приводящий к дефициту, и порог токсичности оцениваются в 1 и 40 мг/сут соответственно.

В медицинской практике для промывания ран применяют раствор перманганата калия.

Калийсодержащий препарат перманганат калия несовместим в жидких лекарственных формах с восстановителями – происходит взаимное разложение; с бромидами, иодидами, хлоридами – выделяются галогены; с солями двухвалентного железа – образуется трёхвалентное железо; с соляной кислотой и её солями образует свободный хлор, с аммиаком – нитраты.

Железо. В организме содержится 3г железа, из них 2 г в крови. Железо входит в состав гемоглобина. Недостаточное содержание железа приводит к головной боли, быстрой утомляемости. Академик Ферсман говорил, что железо – не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы. Оно основа культуры и промышленности. Оно орудие войны и мирного труда, и во всей таблице Менделеева невозможно найти другой такой элемент, который был бы так связан с прошлыми, настоящими и будущими судьбами человечества. [1,c 99-105]

2.2. Влияние гипо- и гиперконцентрации металла на состояние здоровья человека

Нарастающее производство металлов имеет далеко идущие последствия.

Во-первых, на отдельных участках биосферы создаются такие значительные концентрации металлов, которые не могли возникнуть в результате природных геохимических процессов.

Во-вторых, в результате производственной деятельности объединяются такие металлы, геохимия которых существенно различается и которые в природе стремятся к разделению.

В-третьих, человек захватывает и концентрирует металлы в совершенно иных соотношениях, чем они находятся в земной коре. В результате непропорциональной по отношению к кларкам добычи на поверхности суши нарушаются соотношения между металлами.

Человечество затрачивает колоссальные усилия и энергию на то, чтобы выделить и сконцентрировать металлы, но при этом вступает в противоречие с направленностью геохимических процессов и законной химии. Однако в процессе хозяйственного использования металла восстанавливается равновесие, нарушенное человеком.

Помимо этого, огромное количество железа истирается, распыляется во время работы различных машин. Люди борются с этим, возвращая часть испорченного металла на переплавку, но при этом также происходят невосстанавливаемые потери.

В результате сжигания больших масс каменного угля микропримеси металлов поступают с дымом в атмосферу и разносятся по всей поверхности земного шара. Если рассеяние металлов, производящиеся горно-металлургической промышленностью, протекает с умеренной скоростью, то распыление металлов через атмосферу посредством сотен тысяч дымовых труб происходит очень быстро. Каждый год сотни тысяч тонн металлов рассеиваются в атмосфере. При сжигании угля распространённые металлы в значительно меньшем количестве, чем они добываются из недр.

Токсическими свойствами обладают практически все тяжелые металлы, когда их содержание превышает верхний порог концентрации. Ниже представлена таблица, в которой отражены биологическая роль металлов и их токсическое действие. [4]

Табл. 2. Влияние гипо- и гиперконцентрации металла на состояние здоровья человека [4]

Металл

Биологическая роль

Токсическое действие избытка металла

Дефицит приводит к психическому расстройству.

Избыток вызывает общую заторможенность, нарушение дыхания и сердечного ритма, слабость, сонливость, потерю аппетита, жажду, а также дерматит лица и рук.

Поддерживает у человека нормальную возбудимость мышечных клеток, поддерживает кислотно-щелочной баланс в организме, принимает участие в регуляции сердечной деятельности, удерживает воду в организме.

Избыток приводит к нарушению водного баланса, сгущению крови, нарушению функции почек, сердечно-сосудистой системы, а также к общему нарушению обмена веществ.

Регулирует белковый и углеводный обмен, влияют на процессы фотосинтеза и рост растений. Необходим для нормального функционирования всех мышц, особенно сердечной, способствует выделению избыточного натрия, избавляя организм от лишней воды и устраняя отеки.

При избытке происходит усиление двигательной активности, нарушение сердечного ритма, нарушение углеводного, жирового и белкового обмена.

Проявляет антисептическое и сосудорасширяющее действие, понижает артериальное давление и содержание холестерина в крови, играет большую роль в профилактике рака. Благотворно влияет на органы пищеварения.

Повышенное содержание приводит к нарушению минерального обмена. Нарушение баланса обмена магния вызывает повышенную смертность от сердечно-сосудистых заболеваний и болезней желудочно-кишечного тракта.

Необходим для процессов кроветворения, обмена веществ, для уменьшения проницаемости сосудов, нормального роста скелета, благотворно влияет на состояние нервной системы, оказывает противовоспалительное действие.

При избытке кальция возникает цистит. Если кальций попадает в организм в виде цементной пыли, то страдают органы дыхания, у детей снижается возбудимость нервной системы и обонятельного анализатора.

Влияет на процесс образования костей.

При избытке стронция поражаются костная ткань, печень, кровь; наблюдается повышенная ломкость костей, выпадение волос.

Содержится в легких, печени, костях, головном мозге; действует на пищеварительную и нервную систему.

Избыток приводит к нарушению минерального обмена

При высоких концентрациях является мутагеном и онкогеном.

3. Состояние природной среды региона. Наличие тяжелых металлов в природе.

3.1. Исследование проб почвы и воды на наличие тяжелых металлов

Отбираем пробы на следующих территориях:

1) На берегу озера Кабан,

2) на парковой зоне возле Татарской государственной филармонии на пересечении улиц Павлюхина и Эсперанто г. Казани,

3) Вода из озера Кабан.

1 этап: Отбор пробы почвы и подготовка образцов к химическому анализу.

Для проведения химического анализа отбираем почву на глубине 10 см. Затем почву высушиваем, измельчаем в ступке, затем просеиваем через сито.

2 этап: Приготовление вытяжки.

Сухую, измельченную почву заливаем 1 М раствором азотной кислоты (10г почвы на 50 мл кислоты) и оставляем на сутки, потом смесь фильтруем и упариваем до необходимого объёма.

3 этап: Определение содержания железа (ионов Fe 3+ ), меди (ионов Cu 2+ ), никеля (ионов Ni 2+ ), свинца (ионов Pb 2+ ) в почвенной вытяжке.

1) Определение железа (Fe 3+ )

В две пробирки вливаем по 3 мл вытяжки. В первую пробирку приливаем несколько капель раствора желтой кровяной соли K₄[Fe(CN)₆] , во вторую несколько капель красной кровяной соли.

Наблюдаем: в первой пробирке темно-синий осадок берлинской лазури, во второй зелёное окрашивание.

Вывод: В почве имеются соединения железа.

2) Определение меди (Cu 2+ )

В две пробирки наливаем по 5 мл фильтрата. В первую пробирку добавляем раствор аммиака. Во вторую раствор желтой кровяной соли.

Наблюдения: В первой пробирке раствор окрашивается в интенсивно-синий цвет, во второй красно-бурый осадок.

Выводы: В фильтрате есть ионы меди.

3) Определение никеля (Ni 2+ )

В две пробирки, содержащие по 3 мл фильтрата, приливаем:

1 - раствор щелочи с бромной водой;

2 - реактив Чугаева (диметилглиоксима)

Наблюдения: изменений нет.

Выводы: В почве нет соединений никеля.

4) Определения свинца (Pb 2+ )

Берем две пробы по 5 мл. В одну добавляем 3%ный раствор иодида калия KI, а во вторую – 10 %-ный раствор хромата калия (K₂CrO₄)

Наблюдения: Выпадает осадок желтого цвета.

Выводы: В пробе почвы из территории берега озера Кабан и парковой зоны на парковой зоне возле Татарской государственной филармонии на пересечении улиц Павлюхина и Эсперанто г.Казани соединения свинца не обнаружено.

Читайте также: