Изучение состава табачного дыма, его вредного воздействия на живые организмы и отношения учащихся к курению.

Конкурс научных проектов школьников в рамках краевой научно-практической

конференции «Эврика» Малой академии наук учащихся Кубани

ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА ТАБАЧНОГО ДЫМА, ЕГО ВРЕДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ  НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ И ОТНОШЕНИЯ УЧАЩИХСЯ К КУРЕНИЮ

секция «Химия»

Автор: Воропай Мария Алексеевна,

Краснодарский край, Крыловский район, станица Октябрьская, МОУ СОШ №6, 10 класс

Научный руководитель: Выскребенцева Светлана Вячеславовна,

учитель химии МОУ СОШ№6

ст. Октябрьская  2012г.  

2

Оглавление.

3

Введение

          Курение и молодежь — очень серьезная проблема, и проблема не только медицинская, но и социальная. В настоящее время курение превратилось в массовую эпидемию, распространившуюся не только среди мужчин, но и среди женщин и подростков, что наносит существенный ущерб здоровью населения. Приобщение к курению начинается в школе, мальчики выкуривают первую сигарету в 9-10 лет, девочки-  в 13-14 лет. В нашей школе также много курящих подростков.

          Курение табака — одна из самых вредных привычек, опасная для здоровья не только самих курящих, но и окружающих их некурящих людей.  

           Во многих странах мира развернута активная борьба с употреблением табачной продукции. В Российской Федерации в январе 2002 года был принят Закон «Об ограничении курения табака», который регламентирует производство и потребление табачных изделий (приложение 3), в 2008 году вышел Закон о запрете рекламы на табачные изделия.

          Таким образом, проблема борьбы с курением очень актуальна и требует скорейшего ее решения [7].

          В связи с этим нам захотелось на практике подтвердить вредное воздействие сигарет на живые организмы, чтобы в дальнейшем ознакомить с результатами своей работы учащихся нашей школы и способствовать их интеллектуальному и экологическому развитию и правильному отношению к своему здоровью и здоровью окружающих.

 Цель работы: изучение отношения подростков МОУ СОШ № 6 Крыловского района к курению и воздействия табачной продукции на живые организмы.

4

Задачи:  1. Изучить литературу:

1. о курении как социальной проблеме общества;
2. о составе табачного дыма и влиянии курения на организм человека, в том числе подросткового возраста.

1. Выявить среди учащихся 6-11 классов МОУ СОШ № 6:

1. отношение учеников к курению;
2. популярность различных марок сигарет;
3. уровень культуры знаний о вреде курения.

2. На основе биологического эксперимента изучить влияние табачного дыма на насекомых, растительные организмы и грибы.
3. Провести сравнительный качественный анализ различных сортов сигарет.
4. Провести сравнительные опыты по обнаружению алкалоидов в табаке, табачном дыме и сигаретных фильтрах в сигаретах различных марок.
5. Выявить отношение к курению учащихся нашей школы после ознакомления их с результатами эксперимента.

Объект исследования — растительные, животные организмы и грибы.

Предмет исследования — табак, табачный дым, сигаретные фильтры.

Выдвигаем гипотезу: если учащийся знает: состав сигаретного дыма, свойства никотина, последствия курения, то это приведет к изменению его отношения к курению.

Выбираем методы исследования: 1) анкетирование; 2) эксперимент.

5

Основная часть.

1. Литературный обзор: «Изучение вредного воздействия табачной продукции на человека»

1. Курение — социальная проблема общества.

           Родина табака — Америка. Предполагают, что слово «табак» происходит от названия острова Тобаго. В прежние времена за курение наказывали. В России при царе Алексее Михайловиче повелевалось всех, у кого будет найден табак, бить кнутом до тех пор, пока курильщик не признается, откуда взял табак. Сегодня в ряде стран к курильщикам применяются жесткие меры наказания [6].

             Курение является социальной проблемой общества, как для его курящей, так и для некурящей части. Для курящих проблемой является бросить курить, для некурящих – избежать влияния курящего общества и не «заразиться» их привычкой, а также — сохранить своё здоровье от продуктов курения. Вещества, входящие в выдыхаемый курильщиками дым, не намного безопаснее того, если бы человек сам курил и принимал в себя никотин и многое другое, что входит в зажжённую сигарету.

              Если рассматривать эту проблему в свете отдельной социальной группы, то одной из самых актуальных будет эта проблема в среде учащихся средней школы. Поскольку влияние сверстников на не сформировавшееся сознание ученика очень велико, то причин для беспокойства достаточно много. Помимо влияния окружающих, есть личное стремление «поспешного взросления», которое свойственно многим современным детям. Влияние может исходить и от родителей, как дурной пример, и просто от взрослых, не находящих в этом ничего плохого [8].

2.  Состав табачного дыма.

            В момент затяжки дымом сигареты температура на ее конце достигает 60 градусов и выше. В таких термических условиях происходит возгонка табака и папиросной бумаги, при этом образуется около 200 вредных веществ, в том числе окись углерода, сажа,

6

бензопирен, муравьиная, синильная кислоты, мышьяк, аммиак, сероводород, ацетилен, радиоактивные элементы. Выкуривание одной сигареты эквивалентно пребыванию на оживленной автомагистрали в течение 36 часов.

             Сигарета содержит обычно несколько миллиграммов никотина. В дым, который вдыхает курильщик, попадает лишь четвертая часть этого заряда. Когда никотина в сигарете мало, частота и глубина затяжек оказывается большей, и наоборот. Курильщики вроде бы стремятся насытить организм определенной дозой никотина, при которой достигается желаемый психологический эффект: чувство прилива сил, некоторого успокоения.

             Оксид углерода (II) или угарный газ, обладает свойством связывать дыхательный пигмент крови - гемоглобин. Образующийся при этом карбоксигемоглобин неспособен переносить кислород; в результате нарушаются процессы тканевого дыхания. Установлено, что при выкуривании пачки сигарет человек вводит в организм свыше 400 миллилитров угарного газа, в результате концентрация карбоксигемоглобина в крови возрастает до 7-10 процентов. Таким образом, все органы и системы курильщика постоянно сидят на голодном кислородном пайке [8].

              Тем, кто курит, полезно знать состав табачного дыма и вызываемые его компонентами болезни (приложение 1) [5, 8].

3. Влияние курения на организм человека.

           Когда человек впервые прикасается к сигарете, он не задумывается о тех тяжелых последствиях, к которым может привести курение.

           Когда же приобщаются к курению? В основном в школьном возрасте. «Пики» относятся к 14, 17 и 19 годам. Незначительное снижение числа курящих наблюдается после 25 лет.

7

           Никотин появляется в тканях мозга спустя 7 секунд после первой затяжки. Никотин как бы улучшает связь между клетками мозга, облегчая проведение нервных импульсов. Мозговые процессы благодаря никотину на время возбуждаются, но затем надолго тормозятся. Ведь мозгу нужен отдых. Сдвигая привычный для себя маятник умственной деятельности, курильщик затем неотвратимо ощущает его обратный ход.

             Но коварство никотина не только в этом. Оно проявляется при длительном курении. Мозг привыкает к постоянным никотиновым подачкам, которые в некоторой степени облегчают его работу. И вот сам начинает их требовать, не желая особенно перетруждаться. Вступает в свои права закон биологической лени. Подобно алкоголику, которому, чтобы поддержать нормальное самочувствие, приходиться «подкармливать» мозг алкоголем, курильщик вынужден «баловать» его никотином. А иначе появляется беспокойство, раздражительность, нервозность.

             Органы дыхания первыми принимают на себя табачную атаку. И страдают они наиболее часто. Проходя через дыхательные пути, табачный дым вызывает раздражения, воспаления слизистых оболочек зева, носоглотки, трахеи бронхов, а также легочных альвеол. Постоянное раздражение слизистой оболочки бронхов может спровоцировать развитие бронхиальной астмы. А хроническое воспаление верхних дыхательных путей, хронический бронхит, сопровождающийся изнуряющим кашлем, — удел всех курильщиков. Установлена также связь между курением и частотой заболеваний раком губ, языка, гортани, трахеи.

              Поражение сердца и сосудов у людей, много и систематически курящих является следствием нарушения регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы.

              У любителей табака гораздо тяжелее, чем у некурящих, протекает гипертоническая болезнь: она более часто осложняется гипертоническими кризами, нарушением мозгового обращения - инсультом.

8

            Курение является одной из основных причин развития такого тяжелого заболевания, как облитерирующий эндартериит. При этой болезни поражается сосудистая система ног, иногда вплоть до полной облитерации (закрытия просвета) сосудов и возникновения гангрены.

            Никотин и другие компоненты табака поражают также органы пищеварения. Научные исследования и клинические наблюдения неоспоримо свидетельствуют: многолетнее курение способствует возникновению язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки.

            Курение ухудшает слух человека в такой же степени, как и старение организма. Даже 20 выкуренных за день сигарет приводят к ослаблению нормального восприятия разговорной речи.

            Пагубно влияет курение на беременную женщину. Во время беременности отрицательное влияние курения проявляется значительно быстрее, и особенно по отношению к развивающемуся ребенку. Показано, что, если мать курила во время беременности, вес новорожденного меньше нормы на 150-200 граммов.

            Трисомия, то есть наличие в генетическом наборе человека «лишней» хромосомы, часто приводит к серьезным наследственным заболеваниям. Доказано, что риск возникновения этого явления у курящих женщин значительно выше, чем у некурящих.

           Курящие подвергают опасности не только себя, но и окружающих людей. В медицине появился даже термин «Пассивное курение». В организме некурящих людей после пребывания в накуренном и не проветренном помещении определяется значительная концентрация никотина [2,8].

            Собранный и систематизированный учеными материал показывает, что в современном обществе остро стоят проблемы, связанные с курением, и их необходимо решать не только обществу, но и каждому человеку [4].

9

1. Экспериментальная часть: «Изучение отношения учащихся к курению и опыты с табачной продукцией»

1. Социологический опрос и его анализ.

           Первая практическая часть работы - выявление отношения учащихся нашей школы к курению, популярности различных марок сигарет, а также причин, которые способствуют приобщению молодых людей к курению, на основе социологического опроса, который проводился в 6 - 11-х классах.

            По результатам анкетирования сделали выводы:

основной возраст, когда начинают курить — 10-12 лет;

25% от числа опрошенных учащихся не волнует предупреждающая надпись на пачке сигарет;

50% не знают состав сигаретного дыма;

61,5% знают о свойствах никотина;

92% знают о последствиях курения;

45,5% учащихся отрицательно относятся к тому, что их друзья курят;

45% не знают, что такое «пассивное» курение.

            По результатам анкетирования табачную продукцию из числа опрошенных употребляют 13% учащихся.

           С 6 по 9 класс с увеличением возраста учащихся процент курящих растет: в 6-7-х классах — 9,5 %, в 8-х — 15%, в 9х — 12%; в старших классах наблюдается снижение количества курящих учащихся: в 10-х — 22%, в 11-х — 11 % (приложение 2 рис. 1).

            Среди причин, побудивших учащихся к курению, можно выделить: влияние друзей - 35%, влияние кумиров — 15%, любопытство — 35%, стресс — 15%.

          От общего числа курящих шести- и семиклассники составляют 25%, восьмиклассники — 25 %, девятиклассники — 20%, десятиклассники — 20%, одиннадцатиклассники — 10% (приложение 2 рис. 2).

10

          Выявлены наиболее популярные марки сигарет — это «LD», «Kent», «Bond», которые употребляют 15%, 30% и 25% опрошенных соответственно. Анализ анкет выявляет парадокс: зная о свойствах никотина и последствиях курения, отрицательно относясь к курению своих друзей, 13% учащихся курят.

2. Химические опыты с сигаретами

            Общеизвестно, что курение опасно для жизни человека, ведь в табачном дыме содержатся несколько тысяч веществ, среди которых достаточно много вредных. Чтобы доказать, что в состав табачного дыма и табака входят вредные для здоровья вещества, а также отрицательную роль табакокурения, мы провели следующие опыты [1].

Опыт 1. Получение растворов веществ, содержащихся в дыме и фильтре сигарет

           Получение сигаретного дыма и его растворение. (Опыт проводили под тягой). Сигарету укрепили в лапке штатива и надели на нее резиновую грушу со стороны фильтра. Сжимая грушу, поджигали сигарету и, создавая грушей тягу, — осторожно ее разжимали. При этом табачный дым заполняет грушу. В небольшой стакан наливали 20-25 мл дистиллированной воды и выпускали из груши дым в воду. Чтобы груша доставала до дна стакана, надели на грушу резиновую трубочку. Некоторые компоненты дыма растворяются в воде. Забор сигаретного дыма повторяли несколько раз.

            Извлечение веществ из сигаретного фильтра. Мы отрывали фильтр от сигареты после «курения», разворачивали его и помещали в небольшую колбу с 20 мл дистиллированной воды. Колбу закрывали пробкой и встряхивали несколько раз.

             Полученные растворы оставляли для последующих опытов.

Опыт 2. Определение реакции среды полученных растворов.

           Исследовали реакцию среды полученных растворов, для чего вносили в них универсальную индикаторную бумагу. Она показывала кислую реакцию среды. Кислоты образуются при взаимодействии воды с СО2 , SО2 и NО2, которые выделяются при тлении табака:

11

CO2 + H2O = H2CO3;            SO2 + H2O = H2SO3;         4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3.

Опыт 3. Обнаружение фенолов в табачном дыме и фильтре сигарет

          Реакция с FeCl3. В две пробирки наливали по 1 мл растворов, приготовленных в опыте 1, и добавляли 2-3 капли 5%-ого раствора FeCl3. Жидкость окрашивалась в коричнево-синий  цвет из-за образования смеси комплексных соединений фенолов разного строения.

            Каждый фенол дает с FeCl3 свою окраску, например фенол — фиолетовую, пирокатехин — зеленую, а гидрохинон - зеленую, переходящую в желтую:

Опыт 4. Реакция с KMnO4. 

           В табачном дыме содержатся восстановители, обладающие высокой токсичностью и раздражающим действием, например бензальдегид, формальдегид, акролеин. Их мы обнаруживали следующим образом: в две пробирки наливали по 1 мл раствора табачного дыма и раствора, полученного при вымачивании сигаретного фильтра. Добавляли в пробирки несколько капель 5%-ого раствора KMnO4. Раствор при этом обесцвечивается и выпадает бурый осадок MnO2 из-за восстановления KMnO4 веществами, содержащимися в табачном дыме:

MnO4‾ + 2H2O + 3ē → MnO2↓ + 4OH–

12

          Количество вредных веществ, оставшихся на фильтре после курения, больше, чем в табачном дыме, прошедшем через фильтр, так как окраска комплексов железа на фильтре более интенсивна, чем в растворе, через который пропущен табачный дым. Такой же вывод можно сделать и по массе осадка MnO2. В улавливании вредных веществ сигаретный фильтр играет значительную роль.

Опыт 5. Обнаружение непредельных соединений

          В две пробирки наливаем по 1 мл растворов веществ, содержащихся в дыме и фильтре сигарет, и добавляем по 1-2 капли йодной воды (несколько капель аптечной настойки йода растворяют в 10 мл воды). Наблюдаем обесцвечивание растворов:

Опыт 6. Обнаружение алкалоидов в табаке и табачном дыме

          Основной алкалоид табака — никотин. В нем он присутствует в виде солей с органическими кислотами. Содержание никотина в листьях табака составляет 1-9%. Присутствуют в нем и другие алкалоиды, например, норникотин и анабазин.

Алкалоиды можно обнаружить с помощью реактива Драгендорфа К[ВiI4]. С алкалоидами он дает оранжевый осадок.

                         Вынули табак из сигареты и залили его 10 мл 96%-ого раствора этанола. Затем смесь осторожно нагрели до кипения. После охлаждения смеси перенесли 1 мл её в пробирку и провели пробу на наличие алкалоидов. При этом появился обильный красно-оранжевый осадок.  

Для обнаружения алкалоидов в табачном дыме и в использованном сигаретном фильтре к 1 мл раствора табачного дыма и раствора сигаретного фильтра добавили несколько капель раствора К[ВiI4]. При этом выпали ярко-оранжевые осадки.

13

Опыт 7. Взаимодействие со свежеосажденным гидроксидом меди при нагревании

           В составе  табачного дыма имеется еще один опасный яд – формальдегид. Приготовили свежеосажденный гидроксид меди действием на сульфат меди щелочью. Затем прилили несколько мл раствора табачного дыма, пробирку нагревали над пламенем спиртовки. Выпадает буро-коричневый осадок.                      

  CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4                                               

  HCHO + 2Cu(OH)2 = HCOOH + Cu2O↓ + H2O

3. Изучение действия сигаретного дыма на живые организмы

Опыт 1. Действие сигаретного дыма на личинок мух.

           Распространенное утверждение, что несколько капель никотина убивают лошадь, не способствует отказу от курения. Кто видел курящую лошадь или лошадь, умершую от никотина? Мы решили поставить эксперимент на наиболее устойчивых к внешним воздействиям живых организмах – личинках мух, которых приобрели в зоомагазине.

             Для эксперимента приготовили «курительный аппарат». В три склянки одинаковой вместимости поместили одинаковую массу еды (хлеба), одинаковую массу воды (вату, смоченную водой). В каждый стакан поместили по 10 червячков. Первый стакан закрыли полиэтиленовой пленкой, он — контрольный. Во второй и третий нагнетали дым сигареты без фильтра и с фильтром. Таким образом, создали личинкам мух одинаковое пространство обитания, одну и ту же питательную среду, но разные условия. Личинки мух находились в замкнутом пространстве с объемом воздуха 500 мл около 4 дней. Если этот воздух вытеснить дымом сигареты без фильтра или сигареты с фильтром, продолжительность жизни личинок снижается до нескольких часов. Результаты опыта представлены в таблице (приложение 3 табл.1).

          Сравнивая степень подвижности личинок в чистом воздухе и в воздухе с никотином, можно отметить, что в воздухе с никотином первые 20 мин личинки ведут себя гораздо активнее. Затем их движения замедляются, а через некоторое время перестают двигаться

14

совсем. Содержание никотина в среде обитания личинок мух значительно снижает продолжительность их жизни.

Опыт 2. Действие никотина на семена кабачков.

           По пять семян кабачков положили в три стакана, в каждый из которых налили воды таким образом, чтобы она покрыла семена, находящиеся в стакане. Но в первый стакан налили водопроводной воды,  во второй стакан – воды, в которой был растворен дым от сигареты с фильтром, а в третий – воды с дымом от сигареты без фильтра. Через два дня в первом стакане появились проростки, которые в последующие дни увеличились в размерах, во втором и третьем стаканах проростки не появились совсем.

Опыт 3. Действие никотина на пророщенные семена кабачков.

          Мы высадили в три стакана по три семени кабачков на глубину 0,5 см. Поливку проводили в одно и то же время одинаковым объемом воды. Рассадник № 2 поливали обыкновенной водой, первый и третий — водой, в которую на 10 мин опускали вату с никотином от сигареты с фильтром и без фильтра. В контрольном рассаднике семена взошли через двое суток, а в рассадниках №1 и №3 – через четверо суток. Но ростки в этих рассадниках развивались очень плохо, листики отличались даже по цвету: в контрольном рассаднике – более зеленые. Результаты представлены в таблице (приложение 3 табл. 2).

Опыт 4. Действие никотина на плесневый грибок.

В три полиэтиленовых пакета положили по небольшому кусочку хлеба. Первый оставили контрольным, во второй напустили дым от сигареты с фильтром, а в третий – дым от сигареты без фильтра. Пакеты оставили в одинаковых условиях при температуре 25оС.  В контрольном пакете кусочек хлеба покрылся плесенью через 5 дней. В пакетах с дымом от сигарет плесень не появилась и спустя неделю, хлеб лишь зачерствел.  

15

  Из проведенных опытов можно сделать выводы:

            Практически жизнь в среде дыма без воздуха не существует. Содержание никотина в среде обитания снижает продолжительность жизни личинок мух. Это свидетельствует о том, что пассивное курение опасно для организма.

             Под воздействием никотина семена кабачков не развиваются. Никотин, содержащийся в воде для полива, убивает зародыши семян. В среде дыма не появляется даже плесневый грибок.

Все проделанные химические и биологические опыты мы сфотографировали и представили в своем фотоальбоме (приложение 4).  

16

Заключение

             17 ноября – Международный день против курения. К этому дню мы подготовили все свои исследования и опыты и выступили перед учащимися нашей школы на тематической линейке «Курение или здоровье – выбирайте сами!» Мы рассказали  о вреде курения с демонстрацией опыта с «искусственными легкими», который свидетельствовал о пагубном влиянии никотина на живые организмы. Для усиления воздействия нашего рассказа мы выдували смолистые вещества с резиновой груши на фильтровальную бумагу и давали понюхать учащимся, показывали чистую стеклянную трубочку и трубочку, использовавшуюся в опытах с курительным аппаратом, которая покрылась коричневым налетом из смолистых веществ. Мы обратили внимание учащихся, что для удаления маслянистого налета, образовавшегося на стенках стакана после растворения в нем сигаретного дыма, приходится применять моющее средство; использованная груша даже после многочисленных промывок водой источает сигаретный «аромат». Мы оформили стенд, в котором отразили результаты своей работы, а также написали статью о проведенном дне здоровья в районную газету «Авангард» (приложение 5).

          Далее мы снова провели анкетирование с целью выяснения отношения к курению после эксперимента.  На основании наглядного эксперимента 60% исследуемых учащихся ответили, что недостаточно знают о действии различных ингредиентов табачного дыма на живой организм, 85% учащихся не стали бы пробовать курить, и 39% не стали бы курить совсем, если бы раньше видели своими глазами результаты подобных экспериментов.

         Это свидетельствует о том, что наглядный эксперимент может произвести достаточно сильное впечатление на ребят и сформировать у них отрицательное отношение к курению.

          Мы подтвердили выдвинутую гипотезу, что к изменению отношения к курению может привести только высокая культура знаний о нем.

17

Список использованной литературы и источников

Дацун, И. П. Проблема курения: организация исследовательской деятельности учащихся [Текст] / И. П. Дацун // Химия в школе. – 2006. – № 6. – с. 63-69

Деларю, В. В. Губительная сигарета [Текст] / В. В. Деларю. – М., 1987. – с. 34-36

Исаев, Д. С. Интеграция в исследовательской работе учащихся [Текст] / Д. С. Исаев // Химия в школе. – 2006. – № 2. – с. 57-61

Колесов, В. Д. Предупреждение вредных привычек у школьников [Текст] / Д. В. Колесов. – 2-е изд. – М., 1994. – с. 164

Страхова, В. К. Такие вредные привычки [Текст] / В. К. Страхова // Химия в школе. - 2005. – № 6. – с. 74-75

Тихомиров, С. В. История потребления табака [Текст] / С. В. Тихомиров // ОБЖ. – 2002. – № 10. – с. 53-59

Федеральный закон «Об ограничении курения табака» // ОБЖ. – 2006. – № 1. – С. 45-47

Приложение 1.

Состав табачного дыма и

вызываемые его компонентами болезни.

При курении образуется свыше 4000 вредных веществ, 40 из них - канцерогены. Только ядов в табачном дыме - около 300.

Приложение 2.

Рис. 1. Количество курящих школьников в зависимости от возраста

Рис. 2. Количество курящих школьников по классам в % от общего числа курящих

Приложение 3.

Таблица 3.  Продолжительность жизни личинок мух в зависимости

от внешних условий.

Таблица 4. Действие никотина на всхожесть и высоту побегов семян гороха