Изучение возможности интоксикации организма человека ионами алюминия через питьевую воду и кухонную посуду

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 31 им. В.Я. Клименкова

_____________________________________________________________________

Секция естествознания

Изучение возможности интоксикации организма человека ионами алюминия через питьевую воду и кухонную посуду

/научно – исследовательская работа по химии/

Липецк 2013

СОДЕРЖАНИЕ                                                                                                                                              

Введение ……………………………………………………………………………………..   3

Глава 1. Влияние ионов алюминия на организм человека ……………………………….   4

Глава 2. Экспериментальное определение содержания ионов алюминия в изучаемых объектах

2.1. Методики качественного и количественного определения ионов алюминия ……..   7

2.2. Экспериментальное определение содержания ионов алюминия в изучаемых                                                                                                          объектах ……………………………………………………………………………………..   11

Заключение ………………………………………………………………………………….   14

Литература и другие информационные источники ………………………………………   15

Приложения …………………………………………………………………………………   16

Введение

             С первых дней своей жизни человек непрерывно взаимодействует с природой, получая от неё всё необходимое для существования. Однако назвать гармоничными эти взаимоотношения сложно. Хозяйственная деятельность человека постепенно изменяла среду обитания и теперь уже среда изменяет человека, вызывая трудноизлечимые болезни и многочисленные генетические отклонения.
        В своей работе мы затрагиваем  проблему медленно развивающихся экологических катастроф на примере антропогенной интоксикация окружающей среды. Интоксикацию вызывают химические вещества, попадающие в окружающую среду в результате хозяйственной деятельности человека. Они опасны тем, что надолго задерживаются в почвах, с водотоком и ветром распространяются на многие сотни и тысячи километров от места выброса, из почвы поступают в растительные организмы,  с водой, воздухом и пищей попадают в организмы животных и человека. Результатом этого могут быть как острые отравления со смертельным исходом, так и проявляющиеся через годы хронические заболевания. Мы много слышали о вредном воздействии на живые организмы тяжёлых металлов и их соединений и очень удивились, когда узнали, что алюминий, долго считавшийся нетоксичным металлом, может тоже серьёзно навредить здоровью человека. Учёные полагают, что главными источниками ионов алюминия в организме являются водопроводная  вода, так как один из этапов очистки воды связан с обработкой солями алюминия, алюминиевая посуда, и ряд лекарственных препаратов – антацидов. В своей работе мы решили проверить, существует ли проблема интоксикации алюминием в нашем городе.

           Цель работы: исследование возможности попадания ионов алюминия в организм человека через питьевую воду и использование в быту алюминиевой посуды.

В случае приёма антацидов вероятность попадания алюминия в организм человека очевидна.

          Гипотеза: если с помощью химических методов нам удастся установить                                            наличие  ионов Al3+ в  изучаемых объектах -  это послужит доказательством возможности алюминиевой интоксикации жителей нашего города.

          Объектами изучения являются питьевая вода и  алюминиевая   посуда.

          Предмет изучения: содержание ионов алюминия в воде и пище,  приготовленной в алюминиевой посуде.

          Задачи исследования:

1) выяснить характер влияния ионов алюминия на организм человека;                                                                                                       2) отобрать и апробировать на практике методики обнаружения ионов алюминия в изучаемых объектах;                                                                                                                                                                     3) разработать рекомендации по грамотному использованию водопроводной воды и алюминиевой посуды в быту в целях снижения риска интоксикации ионами алюминия;

          Методы исследования: анализ научной литературы по проблеме исследования; химические методы: качественное определение содержания ионов алюминия в исследуемых объектах.

Глава 1. Влияние ионов алюминия на организм человека

             Долгое время бытовало мнение, что алюминий инертен, так как защищен прочной оксидной пленкой, и поэтому не оказывает вредного воздействия на здоровье человека. В небольших количествах алюминий действительно необходим для организма, так как выполняет важную биологическую роль. Он принимает участие в построении эпителиальной и соединительной тканей, участвует в процессе регенерации костной ткани, оказывает активирующее или ингибирующее действие на реакционную способность пищеварительных ферментов, участвует в обмене фосфора,  влияет на функцию околощитовидных желез.

           Но в случае избытка этот металл может представлять серьезную опасность для здоровья. Он оказывает общее отравляющее и засоряющее действие на организм человека. Токсическое действие алюминия проявляется в его влиянии на обмен веществ, функции нервной системы, на размножение и рост клеток. Особенно склонны к негативному воздействию алюминия дети и пожилые люди. Многочисленные исследования ученых разных стран доказывают, что алюминий, накапливаясь в организме, умерщвляет клетки мозга, вызывает анемию и артрит, угнетает выработку пищеварительных ферментов. К важнейшим клиническим проявлениям нейротоксического действия алюминия относят нарушения двигательной активности, судороги, снижение или потерю памяти, нервные отклонения и запоры. Увеличение концентрации алюминия в мозге ассоциируется с болезнью Альцгеймера, расстройствами типа слабоумия и даже смертью, главным образом престарелых людей. Болезнь носит прогрессирующий характер, ее симптомы могут нарастать от нескольких месяцев до нескольких лет. Первые сигналы болезни - депрессия, апатия, неожиданные провалы в памяти. По мере нарастания атрофических процессов в коре головного мозга могут присоединяться другие психические и неврологические симптомы - судороги, параличи или парезы. Избыток алюминия способствует развитию остеопороза (хрупкости костей) и рахита. Это объясняется тем, что алюминий с фосфатами пищи образует нерастворимые соединения, затрудняющие усвоение фосфора и цинка в кишечнике. Экспериментально доказано, что алюминий активно изменяет энергообмен в клетках,  в результате чего они теряют способность к нормальному размножению, и начинают делиться хаотично, порождая опухоли. Алюминий тормозит усвоение многих биоэлементов и витаминов -  кальция, магния, железа, витамина В6, аскорбиновой кислоты и серосодержащих аминокислот. Главным образом токсичность алюминия связана с его антагонизмом по отношению к кальцию и магнию, фосфору, цинку и меди, а также способностью влиять на функции околощитовидных желез, легко образовывать соединения с белками, накапливаться в почках, костной и нервной ткани. У детей избыток алюминия вызывает повышенную возбудимость, нарушения моторных реакций, анемию, головные боли, заболевание почек, печени, колиты. Гиперактивность, повышенная возбудимость, агрессивность подростков, нарушения памяти и трудности в учёбе, могут быть результатом даже небольшого повышения количества ионов алюминия в организме.

            Источниками повышенного  поступления алюминия в организм человека могут быть не только антацидные препараты, вода и алюминиевая посуда, но и запыленный воздух, консервированная пища, дезодоранты, бумажные полотенца, а также продукты, контактирующие с алюминиевой фольгой. В организм человека ежесуточно поступает от 5 до 50 мг алюминия, в зависимости от региона проживания. В среднем, в моче человека содержится 1-20 мкг/л, в крови 2-10 мкг/л, а в воде, которую мы употребляем- 0,5 мкг/л алюминия. Порог токсичности алюминия соответствует величине поступления равной 2 мг/сутки. Органами-мишенями при избыточных концентрациях алюминия в организме являются почки, центральная нервная система, кости, легкие, костный мозг, яичники, матка и молочные железы.

          Окружающая среда может быть загрязнена соединениями алюминия в результате их выбросов в атмосферу или сточные воды в районах расположения алюминиевых, горнорудных, лакокрасочных, бумажных, текстильных и других промышленных предприятий. У рабочих, контактирующих с пылью, содержащей металлический алюминий или оксид алюминия, могут возникать явления бронхолегочного воспаления, развиваться необратимые фиброзные изменения в легких. Профессиональное заболевание носит название алюминоза легких и проявляется в виде постепенного их сморщиванием из-за  замещения легочной ткани фиброзной. Алюминий  является причиной заболевания атеросклерозом сосудов бронхов, симптомами которого являются потеря аппетита, кашель, боли в желудке, тошнота, запоры, "рвущие" боли во всем теле, дерматиты и изменение состава крови - лимфоцитоз.  

          В природных водах алюминий содержится в виде малотоксичных химических соединений, таких, например, как фторида алюминия. Концентрации алюминия в поверхностных водных объектах России колеблются от 0,001 до 10 мг/л, в морской воде 0,01 мг/л. Попадание Аl3+ в сеть водоснабжения городов с кислыми дождями приводит к более высоким уровням металла, которые уже становятся проблемой. Усугубляется эта проблема ещё и тем, что в настоящее время в технологии подготовки питьевой воды используют алюмосодержащие коагулянты - сульфат алюминия, гидроксохлорид алюминия, композитный коагулянт на основе сернокислого алюминия и др. Коагулянты на основе алюминия удаляют от 60 до 80% различных вредных примесей, они дешевы, доступны, хорошо изучены и имеют длительную историю применения в практике водоочистки. Их содержание в соответствие с требованиями ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая» не должно превышать 0,2 мг/дм3. Однако при высоких уровнях загрязнения источника, алюминиевые коагулянты требуют больших дозировок, что приводит к увеличению уже в очищенной воде концентрации ионов алюминия. В ходе коагуляции воды соединениями алюминия, содержание этого металла в питьевой воде, особенно в период паводка и цветения водоёмов, может увеличиваться в 2 и более раз. В среднем из воды в организм человека поступает 5-8% алюминия.

            В определённых количествах в организм человека алюминий попадает с пищевыми продуктами. Растительные продукты содержат в 50-100 раз больше алюминия, чем продукты животного происхождения. К источникам, содержащим излишки алюминия, относят чай, морковь, некоторые травы и плавленые сыры.  Также учёные установили, что при горячей обработке продуктов или выпечке хлеба в алюминиевой посуде происходит дополнительное загрязнение пищи этим металлом. Алюминий - металл мягкий и нежный, он легко соскребается со стенок посуды. Серые алюминиевые пятна легко остаются даже на полотенце, которым тщательно вытирают вымытую посуду. Таким образом, каждый из нас съел уже немало алюминиевой стружки, а также ионов алюминия, попадающих в пищу при её приготовлении в алюминиевой посуде. Специалисты, занимающиеся испытанием и сертификацией посуды, советуют использовать алюминиевые изделия только для кипячения воды — все остальные вещества при высокой температуре провоцируют в алюминиевой посуде активные химические  реакции. Недаром алюминиевая посуда запрещена для использования в детских учреждениях общепита. В постановлении Главного государственного санитарного врача РФ от 23 июля 2008 г. N 45 "Об утверждении СанПиН 2.4.5.2409-08" говорится: «Не допускается использование кухонной и столовой посуды деформированной, с отбитыми краями, трещинами, сколами, с поврежденной эмалью; столовые приборы из алюминия; разделочные доски из пластмассы и прессованной фанеры; разделочные доски и мелкий деревянный инвентаря с трещинами и механическими повреждениями». [15, 4.12.] А ведь в нашей стране в быту широко используется ещё и упаковка на основе алюминия - пищевая фольга, бумажные пакеты «ТетраПак», консервные банки. По заявлениям учёных, такая тара абсолютно непригодна для хранения большинства продуктов, даже таких как крупы, соль и сахар. Ведь алюминий по причине своей мягкости легко остаётся на их твёрдой поверхности и переходит таким образом в пищу.  При хранении в алюминиевой таре кислых продуктов - творога, сметаны, соков,  квашенной капусты - содержание этого элемента в продуктах может возрасти почти в два раза. И даже кофе, который готовят в алюминиевых котлах, может быть токсичным для человека.  

           Таким образом, на основе анализа информационных источников мы убедились в том, что алюминий и его соединения действительно небезобидны для человека. Попадая в организм, они накапливаются в нём и вызывают целый ряд необратимых изменений, приводят к серьёзным заболеваниям и даже смерти. Источники поступления алюминия в организм человека обширны и связаны не только с загрязнением окружающей среды, но и с неправильным обращением с алюминиевыми изделиями в быту.

Глава 2. Экспериментальное определение содержания ионов алюминия в изучаемых объектах

2.1. Методики качественного и количественного определения ионов алюминия.

   Анализируя информационные источники, мы обнаружили, что существует достаточно много реакций, используемых для качественного и количественного обнаружения ионов алюминия. Для проведения химического анализа можно использовать следующие реактивы:

1). Водные растворы щелочей ( NaOH, KOH).

            При постепенном добавлении щелочей к раствору соли алюминия образуется белый студенистый осадок гидроксида алюминия:   Al3+ + 3OH–→Al(OH)3   

Гидроксид алюминия обладает амфотерными свойствами. При растворении в избытке щелочи образуются комплексные ионы:  Al(OH)3 + OH–→ [Al(OH)4]–

                                                       Al(OH)3 + 3OH– → [Al(OH)6]3 –           

Чтобы предупредить гидролиз и удержать алюминат в растворе, требуется избыток щелочи. Кислоты или соли аммония смещают равновесие реакции гидролиза в сторону образования Al(OH)3, при этом в случае взаимодействия с солями аммония происходит реакция совместного гидролиза:  AlO2– + NH4+ + 2H2O→ Al(OH)3 + NH3•H2O

           Реакцию гидролиза в присутствии NH4Cl используют для отделения и обнаружения ионов Al3+ в присутствии ионов Zn2+ , Fe3+, Cr3+, Fe2+, Mn2+ и других катионов. При этом к раствору добавляют избыток щелочи. Гидроксиды, нерастворимые в избытке щелочи выпадают в осадок, а в раствор переходят алюминаты, цинкаты, хромиты. При нагревании раствора происходит гидролиз цинкатов и хромитов, образуются осадки гидроксидов. При добавлении к фильтрату хлорида аммония NH4Cl и нагревании раствора выпадает осадок Al(OH)3, по образованию которого судят о присутствии в растворе катионов Al3+. 

Выполнение реакции: к 3-5 каплям соли алюминия добавляют  2 н. раствор NaOH по каплям до растворения вначале образующегося осадка Al(OH)3. К полученному прозрачному раствору прибавляют порциями кристаллический хлорид аммония и кипятят до прекращения выделения аммиака. Раствор должен иметь рН ≈ 5-6. При этом выпадает белый хлопьевидный осадок Al(OH)3.

 2). Раствор аммиака (NH3•H2O).

            Раствор аммиака осаждает из водных растворов солей алюминия в нейтральной среде белый аморфный осадок Al(OH)3:  Al3+ + 3NH3 + 3H2O→Al(OH)3 + 3NH4+

         Выполнение реакции: к 2-3 каплям раствора соли алюминия по каплям добавляют 2 н. NH3•H2O до появления осадка.

3). Сульфид натрия или аммония (Na2S, (NH4)2S).

            Из водного раствора сульфиды аммония или натрия осаждают катионы Al3+ в виде гидроксида за счет происходящей реакции гидролиза:  2Al3+ + 3S2– + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2S

4). Растворимые карбонаты (Na2CO3, (NH4)2CO3). 

            Карбонаты щелочных металлов и аммония взаимодействуют с солями алюминия с образованием осадка гидроксида алюминия вследствие взаимного усиления гидролиза:

            2Al3+ + 3CO32– + 3H2O →2Al(OH)3 + 3CO2 

Выполнение реакции:  к 2 каплям 2 н. раствора соли алюминия добавляют  2 капли  насыщенного раствора карбоната натрия. Наблюдается образование белого студенистого осадка Al(OH)3.

 5). Гидрофосфат натрия (Na2HPO4).

            Гидрофосфат натрия осаждает из растворов, содержащих ионы Al3+ белый осадок фосфата алюминия:  Al3+ + 2HPO42–  →AlPO4 + H2PO4–

           Осадок растворим в минеральных кислотах, но не растворяется в уксусной кислоте.

 Выполнение реакции: к 2 каплям 2 н. раствора соли алюминия добавляют 2 капли  2 н. раствора Na2HPO4. К образовавшемуся осадку приливают 3-5 капель уксусной кислоты. Затем добавляют 2-3 капли 2 н. раствора азотной кислоты.

 6). Ацетат натрия  (CH3COONa).

             Соли алюминия взаимодействуют с ацетатом натрия с образованием растворимого ацетата алюминия, который при нагревании гидролизуется, в результате чего выпадает аморфный осадок основной соли алюминия:  Al3+ + 2CH3COO– + H2O → AlOH(CH3COO)2 + H+

7). Нитрат кобальта (Co(NO3)2).

            При прокаливании  нитрата кобальта с солями алюминия образуется алюминат кобальта синего цвета, называемый «тенаровой синью»:

2Al2(SO4)3 + 2Co(NO3)2 →2Co(AlO2)2 + 4NO2 + O2 + 6SO3

Обнаружению алюминия мешают ионы Zn2+, Cr3+, Ca2+, Ni2+. 

Выполнение реакции: для успешного выполнения этой реакции следует избегать избытка солей кобальта. При прокаливании нитрат кобальта разлагается, образуя черный оксид кобальта(II), избыток которого маскирует синюю окраску алюмината кобальта.

            К 5 каплям исследуемого на ионы Al3+ раствора добавляют 1 каплю нитрата кобальта(II) и концентрированный раствор аммиака до полного выпадения осадка. Осадок отделяют от раствора, промывают водой и помещают в фарфоровый тигель. Добавляют 1-2 капли 2 н. раствора серной кислоты и прокаливают на плитке. Наблюдается образование кристаллов тусклого синего цвета. Эта реакция обладает невысокой чувствительностью, позволяет обнаружить ионы Al3+ при концентрациях порядка 100 мг/л. 

8). Ализарин (1,2-диоксиантрахинон).           

            При взаимодействии ализарина с гидроксидом алюминия  образуется малорастворимое внутрикомплексное соединение ярко-красного цвета ализаринат алюминия, называемого «алюминиевым лаком»:

            Ализарин обладает индикаторными свойствами. При рН ≤ 3,7 окраска ализарина желтая, а при рН ≥ 5,2 – фиолетовая. Реакцию  с ализарином проводят при рН ≈ 5.

            Многие катионы дают реакцию с ализарином, поэтому ее целесообразно  проводить капельным методом в присутствии K4[Fe(CN)6]. Мешающие катионы при этом связываются в малорастворимые гексацианоферраты. Если проводить реакцию капельным методом на фильтровальной бумаге, то при размывании пятна водой они остаются в центре пятна, в отличие от ионов Al3+, которые перемещаются  на периферию пятна. При последующей обработке пятна парами и раствором ализарина на периферии пятна образуется розовое окрашивание ализарината алюминия на фоне фиолетовой окраски  ализарина. Фиолетовая окраска фона  исчезает  при высушивании бумаги, окраска алюминиевого лака остается.              Чувствительность реакции – 0,5 мкг.

            Алюминиевые лаки образуют многие реагенты, в молекулах которых имеется карбонильная и гидроксильная группы в удобном для комплексообразования положении.  

     Выполнение реакции капельным методом:

            На фильтровальную бумагу наносят каплю раствора соли алюминия, сверху наносят 2 капли 0,5 н. раствора K4[Fe(CN)6] и 2 капли воды. Подержите фильтровальную бумагу над парами концентрированного раствора аммиака и затем сверху на пятно нанесите 2 капли раствора ализарина. Вновь подержите бумагу над парами концентрированного раствора аммиака. При этом наблюдайте появление розового окрашивания на периферии пятна (обусловленное появлением ализарината алюминия) на фоне фиолетовой окраски ализарина. Подсушите фильтровальную бумагу над плиткой. Фиолетовая окраска фона исчезает при высушивании бумаги, окраска алюминиевого лака остается.

     Выполнение реакции пробирочным методом:

 К 3 каплям раствора соли алюминия добавляют  2 капли 2 н. раствора аммиака до образования белого осадка Al(OH)3 (рН ≈ 5,5, определяют  по универсальному индикатору). Затем прибавляют 2 капли 0,1%-ного раствора ализарина. Наблюдается красное окрашивание раствора. Дать раствору отстояться - наблюдается выпадение красного хлопьевидного осадка.

9). Алюминон. 

            Алюминон образует с ионами алюминия в ацетатном буферном растворе (рН ≈ 5) малорастворимое внутрикомплексное соединение  красного цвета:

            Алюминон относится к классу трифенилметановых красителей и представляет собой порошок красно-коричневого цвета. Он обладает свойствами кислотно-основного индикатора. При рН<4 окраска алюминона красная, при рН > 13 – желтая. Обнаружение ионов Al3+ проводят при  рН ≈ 5 в ацетатном буферном растворе. При рН < 4 ионы Al3+ «переоткрываются», при рН > 8 – реакция не идет. Поскольку реактив окрашен, для опыта берут небольшое количество алюминона и рекомендуется проводить «холостой» опыт.

            Обнаружению ионов Al3+ алюминоном мешают многие катионы: Fe2+, Cr3+, Ca2+, Pb2+, Mn2+ и некоторые другие.

 Выполнение реакции: 

В 1 пробирку к 1 капле 0,5 н. раствора нитрата алюминия добавляют 5-6 капель воды и 1 каплю 6 н. раствора NaOH. Содержимое пробирки перемешивают и прибавляют  2 н. раствор уксусной кислоты до рН ≈ 5 (определяют по универсальному индикатору). К содержимому пробирки добавляют 1-2 капли 0,01%-ного раствора  алюминона.  Во вторую пробирку все те же реактивы в той же последовательности кроме соли алюминия. Более интенсивная окраска первого раствора по сравнению с окраской раствора в контрольном опыте указывает на присутствие ионов алюминия.  

 10). 8-оксихинолин. 

            Одним из реагентов на ионы Al3+ является 8-оксихинолин, который образует с ними внутрикомплексное соединение оксихинолята  алюминия, выпадающее в виде желто-зеленого осадка:

            Оксихинолят алюминия, малорастворимый в воде, хорошо экстрагируется органическими растворителями: хлороформом CHCl3, тетрахлорметаном CCl4, спиртами и кетонами. Экстракты окрашены в желтый цвет и интенсивно флуоресцируют зеленым светом. Мешают обнаружению ионы: Ca2+, Mg2+, Sr2+, Ba2+, Zn2+, Cd2+, Sn2+.

         Выполнение реакции:            

 К 3-5 каплям раствора нитрата алюминия добавляют по каплям 2 н. раствор NaOH до рН ≈ 8-9, затем 5-6 капель 1%-ного раствора оксихинолина в хлороформе и, закрыв пробирку пробкой, экстрагируют  1-2 минуты. Органическая фаза в присутствии ионов Al3+ окрашивается в желтый цвет. Для более четкого обнаружения алюминия можно к экстракту добавить 1-2 капли раствора ализарина, образуется ализариновый лак красного цвета.

         Для количественного определения алюминия используются и более современные, новые методы. Например: в МГУ был разработан тест-метод определения с использованием индикаторных трубок. Наполнителем индикаторной трубки служит кремниевый ксерогель, модифицированный хромазуролом-S. Содержание алюминия(III) в анализируемом растворе пропорционально длине окрашенной зоны, возникающей при контакте индикаторной трубки с исследуемым раствором. Селективность методики позволяет использовать ее для определения ионов алюминия(III) в большинстве природных и технологических растворах.

2.2. Экспериментальное определение содержания ионов алюминия в изучаемых объектах.

2.2.1. Экспериментальное определение содержания ионов алюминия в  водопроводной воде и питьевой воде из кулера .

Для исследования мы отобрали шесть образцов воды местного производства из офисных кулеров, обычную водопроводную воду и воду, прокипячённую в алюминиевой посуде в течение 15, 30 минут и 1 часа, а также воду, хранившуюся в течение 10 суток в алюминиевой таре. В каждой из проб мы пытались установить наличие ионов алюминия с помощью имеющихся в химической лаборатории реактивов. Мы проводили опыты в соответствии с описанными методиками, используя водные растворы аммиака, карбоната натрия, гидрофосфата натрия и ализарина (капельный метод). Результаты эксперимента нас несколько озадачили, так как мы не обнаружили никаких характерных изменений, говорящих о наличии ионов алюминия в образцах воды. Мы предположили, что отсутствие признаков проделанных реакций может быть объяснено двумя причинами:  

1) содержание ионов алюминия в исследуемых образцах достаточно низкое и не определяется доступными в условиях школьной лаборатории методами исследования;                                                                                                                                                            2) алюминий содержится в воде в виде нерастворимых соединений, и для того, чтобы его обнаружить, необходимо перевести его в растворимую форму.

          Мы решили проверить второе предположение. Для этого взяли по 100 мл кулерной и водопроводной воды и прокипятили её в колбах, доведя объём жидкости примерно до 20-30 мл. При этом на дне колб наблюдалось выпадение осадков белого цвета. Чтобы растворить образовавшиеся осадки, добавили к смеси по каплям концентрированной серной кислоты H2SO4. Затем проделали реакции на наличие ионов алюминия с помощью гидрофосфата натрия Na2HPO4. При его взаимодействии с соединениями алюминия образуется  наиболее нерастворимый осадок фосфата алюминия AlPO4 (ПР=5,75 · 10 –19).  В обоих случаях мы наблюдали выпадение осадков. Чтобы исключить соединения кальция и магния, подействовали на смесь уксусной кислотой. Осадки полностью растворились, что характерно для фосфатов кальция и магния. Следовательно, фосфат алюминия в данных образцах не обнаруживается.

           То же самое мы проделали с образцами воды, прокипячённой ранее в алюминиевой таре. Но во всех трёх случаях после взаимодействия с уксусной кислотой мы не наблюдали полного растворения осадков. Характерное помутнение, на наш взгляд, может служить доказательством образования фосфата алюминия, а следовательно и наличия алюминия в воде.

           Аналогичные изменения были зафиксированы с образцом воды, хранившейся в течение 10 суток в алюминиевой посуде.

           Чтобы убедиться в чистоте эксперимента, мы продублировали опыты, но уже с использованием другого реактива – ализарина. Мы проводили реакции капельным способом на фильтровальной бумаге. Результаты с первыми двумя образцами также оказались отрицательными – мы не обнаружили характерного красного окрашивания алюминиевого лака. А в случае с водой, прокипячённой в алюминиевой посуде, на фильтровальной бумаге были заметны характерные разводы розового цвета по краям фиолетового пятна (приложения 1, 2).

           Таким образом, мы убедились, что обычная водопроводная и питьевая вода из кулера не содержит ионов алюминия или содержит их в ничтожно малых количествах и их невозможно определить доступными нам способами. В воде, прокипяченной в алюминиевой посуде и хранившейся в ней длительное время, наблюдается наличие исследуемых ионов. Следовательно, результаты эксперимента подтверждают, что алюминиевая посуда является непосредственным источником поступления алюминия в организм человека и поэтому небезопасна для здоровья.

           Помимо этого мы решили экспериментальным путём убедиться ещё и в том, что неправильный уход за алюминиевой посудой, использование жёстких чистящих средств тоже может послужить причиной избыточного попадания алюминия в организм человека.   Для опыта были взяты четыре алюминиевые кастрюли. Одну из них мы предварительно хорошо почистили металлической сеточкой для мытья посуды, вторую почистили питьевой содой, третью – поваренной солью, четвёртую помыли поролоновой губкой с использованием моющего средства «Ферри». После чего в течение 20 минут прокипятили в них водопроводную воду. Остудили. Провели качественные реакции на ионы алюминия с помощью раствора гидрофосфата натрия по ранее используемой методике. Характерных признаков качественных реакций не наблюдалось только в случае с моющим средством «Ферри». Таким образом, мы на практике убедились, что алюминиевая посуда не допускает использования жёстких абразивных материалов для ухода за ней, так как их применение приводит к разрушению защитной оксидной плёнки на поверхности алюминия и стимулирует протекание химических реакций с соединениями пищи.

2.2.2. Эксперимент по исследованию образцов пищи на возможность химического взаимодействия при контакте с алюминием

    В дополнение к результатам, полученным в ходе исследования образцов воды, мы провели качественный анализ пищевых блюд на определение рН-среды их растворов с помощью универсальной индикаторной бумаги (приложение 3 ).

          На основе полученных данных были сделаны выводы:     

1)  в пище, приготовленной в алюминиевой посуде, имеют место химические

     процессы, сопровождающиеся окислением алюминия до ионов Al3+, так как

     алюминий по своим свойствам химически активен в отношении растворов кислот

     и щелочей;

2) готовить и хранить в алюминиевой посуде продукты, особенно

    содержащие серу и кальций (яйца, молочные продукты, рассолы),

    небезопасно для здоровья.

               Заключение

  Анализ информационных источников и результаты эксперимента по проблеме исследования позволили сформулировать нам следующие выводы:

1. Алюминий является одним из самых распространённых химических элементов. Он входит в состав многих химических соединений, имеющих большое практическое значение. Однако широкое использование алюминия и его соединений оказывается далеко не безобидным для человека. Наукой доказано отрицательное влияние ионов алюминия на растения, животных и человека.
2. В организм человека ионы алюминия попадают при использовании алюминиевой тары, при применении антацидов, при употреблении растительной и животной пищи с повышенным содержанием алюминия.

4. Водопроводная вода не всегда может являться источником поступления ионов алюминия в организм человека. Это происходит в том случае, если местная природная вода сильно загрязнена и для её очистки применяют алюминиевые коагулянты в количествах, превышающих необходимые нормы.
5. Широкое использование в быту изделий и посуды из алюминия увеличивает вероятность попадания алюминия в организм человека. И если пищевые продукты в домашних условиях трудно исследовать на наличие ионов алюминия, то исключить из обихода алюминиевую посуду вполне возможно. А так как во многих семьях ещё предпочитают пользоваться такой посудой из-за её дешевизны, то существует необходимость просветительской работы с населением по вопросам грамотного и безопасного использования алюминиевой посуды в быту в целях предотвращения возможного вреда здоровью человека.

            Результаты проведённого нами эксперимента показали, что для нашего города не характерно содержание ионов алюминия в питьевой и водопроводной воде, поэтому она не является источником интоксикации населения. Но имеют место другие факторы попадания алюминия в организм человека, такие как повсеместное использование алюминиевой тары для хранения продуктов и алюминиевой посуды для приготовления пищи. На основании этого мы сформулировали ряд рекомендаций, соблюдение которых поможет людям избежать интоксикации алюминием в быту:

1. Алюминиевой посудой нельзя пользоваться постоянно, так как она является источником алюминия в организме, накопление которого приводит к ухудшению здоровья.
2. В алюминиевой посуде нельзя готовить молочные блюда и блюда из овощей и фруктов, продукты детского питания, диетические блюда, маринады с добавлением уксусной и лимонной кислот, варить щи и рассольники.
3. В алюминиевой посуде нельзя хранить никакие продукты, даже воду!

4. Алюминиевую посуду нельзя мыть металлическими щетками и абразивными чистящими средствами, так как они разрушают оксидную пленку и способствуют переходу алюминия в ионы.

Литература и другие информационные источники

1. Барсукова З.А. Аналитическая химия. М.: Высшая школа, 1990. – 320 с.
2. М.Бойко «Элемент с несчастливым номером, но счастливой судьбой» // НГ Ex Libris, 2008г.
3. А.Дроздов «Алюминий. 13-й элемент» (энциклопедия) //Москва, «Библиотека «РУСАЛа», 2007г.
4.  Мечковский С.А. Аналитическая химия. Минск: Университетское, 1991. – 334с.
5. Научно-методический журнал « Химия в школе»1999г №1,3,4; 2000г №1,5.
6. Популярная библиотека химических элементов. Книга 1. //Под ред Петрянова –Соколова И.В. М.: Наука, 1983. – 576 с.
7. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 23 июля 2008 г. N 45 "Об утверждении СанПиН 2.4.5.2409-08"
8. Пурмаль А.П.  Антропогенная токсикация планеты./ Соросовский образовательный журнал, 1998, № 9. – с. 39 - 51
9. Свободная энциклопедия «Википедия»/  http://ru.wikipedia.org/
10. http://project.1september.ru/
11. www.elementy.ru
12. www.hatunka.com.ua
13. www.rmj.ru

www.spbumag.nw.ru 

Приложение 1. Результаты химического эксперимента   по обнаружению ионов алюминия в образцах воды

Приложение 2. Результаты опытов по обнаружению ионов алюминия в воде, прокипяченной в алюминиевой таре

Приложение 3. Реакция рН-среды пищевых растворов