Иванов Александр Александрович, проектная группа "Пирамида", 11 лет, Муниципальное учреждение дополнительного образования "Дом детского творчества" г.Воркуты, Республика Коми, г.Воркута
Научный руководитель: Писнова Ольга Юрьевна, педагог дополнительного образования, Муниципальное учреждение дополнительного образования "Дом детского творчества" г.Воркуты, Республика Коми, г.Воркута
"Металлы, погубившие цивилизации"
Буклет "Металлы, погубившие цивилизации"
Исследование "Металлы, погубившие цивилизации"
Презентация "Металлы, погубившие цивилизации"
Введение
Взаимодействие человеческого общества и природы стало одной из важнейших проблем современности: исчерпываются запасы пресной воды и полезных ископаемых, ухудшается состояние почв, водного и воздушного бассейнов, происходит опустынивание огромных территорий, усложняется борьба с болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур. Это означает, что деятельность человека вступила в противоречие с природой, в результате чего во многих районах мира нарушилось ее динамическое равновесие.
История взаимодействия человека с неживой природой насчитывает не одно тысячелетие. Но порой мы не замечаем элементарных вещей. Металлы окружают нас повсюду: из них делают машины, элементы мебели, столовые приборы, деньги. Даже в организме человека присутствует половина таблицы Менделеева.
Так у меня и возник проблемный вопрос: а что, если металлы вредны для нашего организма, почему тогда столетиями люди используют их в повседневной жизни и даже оценивают благосостояние целых государств (золото)?
Проблема моего исследования заключается в поиске ответа на вопрос вредны металлы для человека или нет.
Актуальность исследования бесспорна ˗ многие предметы, окружающие нас, сделаны из металлов. А если они небезопасны, то нам необходимо знать, как обезопасить себя от вредного воздействия металлов.
Гипотеза исследования: а что, если металлы ¾ это источник болезней человека, а вовсе не безобидный материал для производства окружающих нас вещей.
Рассмотреть проблему я решил с точки зрения экологии, ведь главной теоретической и практической задачей экологии является раскрытие общих закономерностей организации жизни и на этой основе разработка принципов рационального использования природных ресурсов в условиях всё возрастающего влияния человека на биосферу. В круг проблем экологии включены также вопросы экологического воспитания и просвещения, морально-этические, философские и даже правовые вопросы. Следовательно, экология ˗ наука не только биологическая, но и социальная.
Объект исследования ˗ использование металлов как материала при производстве окружающих нас вещей.
Предмет исследования - влияние металлов на окружающую среду и здоровье человека.
Цель: поиск ответа на вопрос о вредном влиянии металлов на окружающую среду и организм человека.
Задачи:
- Найти и проанализировать информацию об истории применения металлов и их роли в жизни человека с помощью интернет-ресурсов и литературы.
- Провести опыт с металлами и узнать на практике их свойства.
- Подготовить информационный буклет для одноклассников «Роль металлов в жизни человека».
Методы исследования:
- теоретические: анализ, обобщение информации по проблеме исследования;
- эмпирические: опыты;
- специальные: работа с интернет-ресурсами при поиске информации в ходе исследования, работа с таблицами (таблица Менделеева).
Основная часть
1.Теоретический этап.
1.1 Спутники человека – металлы.
Ещё в глубокой древности человек обратил внимание на особые свойства металлов: их можно расплавлять, а затем придавать им любую форму, изготовив при этом наконечники стрел и копий, щиты и мечи, посуду и 
плуги… На часах человеческой истории каменный век сменился веком медным, затем – бронзовым, далее – железным. Сегодня металлы окружают нас повсюду: мы едим алюминиевыми ложками и
используем посуду из нержавеющей стали, пишем металлическими ручками, а иногда их и грызём. Автомобили, элементы мебели, части электроприборов, застёжки на одежде, строительные материалы, женские украшения – всё это сделано из металлов.
Однако на сколько безопасно нам, людям, соприкасаться с этими химическими элементами, могут сказать только химики, учёные и врачи.
С точки зрения химии металлы - это ковкие, пластичные, тягучие вещества, которые имеют металлический блеск, тепло- и электропроводны [2, с. 81]
Из 118 химических элементов, открытых на данный момент (из них не все официально признаны), к металлам относят: 6 элементов в группе щелочных металлов, 6 в группе щёлочноземельных металлов, 38 в группе переходных металлов, 11 в группе лёгких металлов, 7 в группе полуметаллов, 14 в группе лантаноиды + лантан, 14 в группе актиноиды (физические свойства изучены не у всех элементов) + актиний, вне определённых групп бериллий и магний. (Приложение 1.)
Таким образом, к металлам, возможно, относятся 96 элементов из всех открытых [7]. Сегодня человеку уже известно, какие металлы вредны для нашего здоровья. А вот сотни лет назад никто и не подозревал о том, что есть металлы-вредители, медленно «убивающие» целые цивилизации.
- 1.2. А люди и не знали…
О том, как металлы наносили вред целым цивилизациям, я узнал из статьи в журнале «Тайны XX века». [5, с. 26-27] (Приложение 2.)
Но если тысячелетиями люди вредили себе по незнанию, не понимая, какой вред наносят себе, то сегодня применение вредных металлов – уже можно назвать преступлением.
Экологическими организациями России, Украины, Кыргызстана, Беларуси, Казахстана и Армении были проведены исследования детских товаров на токсичность. Сайт Госагенства охраны лесного хозяйства и
окружающей нас среды сообщает о том, что тестирование прошли пятьсот шестьдесят девять детских товаров, которые были отобраны случайным образом в магазинах и на рынках Еревана, Бишкека, Алматы, Минска, Коломны, Апрелевки, Волгограда, Москвы, Киева и Сочи. Измерялись товары специальным портативным рентгенофлуоресцентным анализатором. Специалистами было определено количество содержащихся токсичных веществ в детских товарах.
По результатам проведенного исследования ученые обнаружили группу товаров, содержащих ртуть, свинец, сурьму и мышьяк в концентрациях, которые превышают допустимые уровни.
В отчёте экологов было отмечено: «Как бы это не парадоксально звучало, но, однако, дети на уровне законодательства защищены намного лучше от отрицательного влияния токсичных веществ, которые находятся в почве, нежели от «присутствия» этих веществ в детских игрушках — даже в таких игрушках, которые маленькие дети очень часто суют в свой рот». [6]
1.3. И всё-таки они – наши друзья.
Но говорить о том, что металлы приносят только вред, нельзя. Достаточно вспомнить, что в медицине используются протезы из специальной медицинской стали, которые не просто не вредят организму, но и помогают быстрому заживлению ран. А ещё витамины, которые мы пьём для укрепления здоровья, – тоже в своём составе содержат необходимые для организма человека металлы, например, железо [1].
Еще в давние времена врачи заметили, что люди, носившие медные украшения, во время различных эпидемий реже болели. Польза металла для организма человека сегодня доказана наукой. Металлотерапия эффективна при мышечной боли, при заболеваниях органов дыхания, опорно-двигательного аппарата и пищеварения. Ещё Аристотель заметил, что если приложить к ушибу медные изделия, то этим можно предупредить появление синяка.
Для лечения и профилактики болезней используют золото, серебро, железо, и всё те же медь, олово, ртуть и свинец! [9]
Медь - отличное тонизирующее средство для печени, селезенки и лимфатической системы. Особенно она полезна людям, страдающим избыточной массой тела, склонным к отечности и имеющим увеличенные лимфатические узлы. Для лечения этих заболеваний используют медную воду. Медные пластины снимают боль, останавливают кровотечение, улучшают сон, являются хорошим успокаивающим средством, снимают воспалительные процессы в суставах.
Золото относится к самым сильнейшим металлам. Оно способно уничтожать вредные микроорганизмы и возбудителей болезни. Поэтому золотые изделия рекомендуется носить в моменты вспышек гриппа и различных эпидемий. Растворы солей золота включены в некоторые лечебные препараты. Золото укрепляет иммунную, нервную систему и сердце. А также ношение золота показано людям, страдающим кожными заболеваниями: дерматитами, экземами, псориазом.
Серебро обладает дезинфицирующими свойствами. В старину в воду бросали серебряные монеты и тем самым обеззараживали её. В наше время для очищения воды используют фильтры с ионами серебра. Серебряные украшения рекомендуется носить людям, страдающим гипертонией. Однако при избытке серебра в воде, оно накапливается в верхнем слое кожи и слизистых оболочках, приобретая серовато-зеленоватый цвет. При чрезмерном употреблении ионов серебра могут появиться головные боли, увеличение печени, раздражительность.
Железо оказывает положительное влияние на костный мозг, печень и селезенку. Оно эффективно при заболеваниях печени: гепатите и циррозе. Железо укрепляет нервные ткани и мышцы, способствует повышению защитных сил организма.
Олово обладает омолаживающим действием. Очищенный пепел олова применяется при лечении сахарного диабета, бронхиальной астмы, ОРВИ, анемии и кожных болезней.
Ртуть изменяет и восстанавливает ткани. Она стимулирует интеллект и пробуждает сознание. Однако ртуть - это яд, и применяться должна только по назначению врача. В чистом виде ртуть не используется, применяется она только с серой.
Свинец является одним из самых эффективных металлов, используемых для лечения кожных болезней в дерматологии. Применяется для лечения опухолей. Как и ртуть, свинец ядовит, может вызвать отравления, поэтому применяется только в составе заводских лекарственных препаратов.
2.Практический этап.
2.1. Проведение опыта.
Настало время провести опыт. Мне было интересно понять, как поведут себя разные металлы при соприкосновении с водой. Ведь именно с водой связано такое явление как появление ржавчины (коррозия металлов) [3, с. 81-85].
Помощь в проведении опыта мне предложила моя одноклассница Лиза. За основу мы взяли опыт из книги [4, с. 169-175].
Во-первых, мы изучили коллекцию металлов нашего педагога (фото 1) и выбрали наиболее применяемые в производстве.
Во-вторых, для проведения опытов мы подготовили 10 пробирок, подставку для них, металлы: алюминий, медь, серебро, сталь и цинк ˗ дистиллированную воду и сделали раствор солёной воды, сымитировав морскую воду (фото 2). Кусочки металлов были помещены в пробирки с дистиллированной и солёной водой на десять дней (фото 3, 4). А затем результаты наблюдений занесены в таблицу (фото 5-10).
(Приложение 3.)
Таблица 1. Результаты наблюдений.
|
Название металла
|
Вода дистиллированная
|
Вода + соль
|
|
Алюминий (Al)
|
Вода стала мутнее
|
Осадок белого цвета
|
|
Медь (Cu)
|
Без изменений
|
Осадок зелёного цвета, металл потускнел
|
|
Серебро (Ag)
|
Без изменений
|
Без изменений
|
|
Сталь (сплав)
|
Осадок оранжевого цвета, металл потемнел
|
Осадок оранжевого цвета, металл потемнел
|
|
Цинк (Zn)
|
Без изменений
|
Без изменений
|
Можно сделать вывод, что не зря цинк используется в машиностроении (оцинковка кузова автомобилей), т.к. при соприкосновении с дистиллированной и солёной водой явных изменений не происходит.
Алюминий и медь менее подвержены воздействию дистиллированной воды, однако взаимодействие с солёной водой приводит к их быстрому окислению.
Серебро относится к группе металлов, наименее подверженных воздействию окружающей среды. Однако, из-за его стоимости применение этого металла в производстве ограничено.
Сталь, как известно, наиболее популярный сплав металлов в производстве, но опыт показал, что именно сталь больше всего подвергается «водной атаке». Именно поэтому изделия из стали покрывают красками, эмалями, смазками, защищают слоем другого металла (оцинковка). [3, с. 81-85].
Не все металлы подходят для производства товаров широкого потребления: одни слишком дороги, а другие вступают в химические реакции с окружающей средой и выделяют вредные осадки и окислы.
Заключение
Я нашёл ответ на свой вопрос: металлы ˗ естественные спутники в жизни человека, однако использовать их надо с большой осторожностью, ведь они могут стать не только нашими помощниками, но и смертельными врагами. Поэтому моя гипотеза подтвердилась частично. На опытах я убедился, что металлы подвергаются различным воздействиям, в том числе воздействию водной среды. Поэтому важно понимать, как и где мы используем тот или иной металл.
Таким образом, использование металлов – это не только проблема химиков, физиков и инженеров на заводах. Взаимодействие человека с металлами – это проблема экологическая. Ведь, как и всё живое на нашей планете, человек взаимодействует с неживой природой, к которой относятся металлы. Именно поэтому для решения глобальных проблем и прежде всего проблемы рационального использования, сохранения и воспроизводства ресурсов биосферы экология объединяет в научном поиске усилия ботаников, зоологов и микробиологов, придает эволюционному учению, генетике, биохимии и биофизике их истинное значение.
Список использованных источников:
- Большая детская энциклопедия (интерактивное путешествие в мир знаний) ЗАО «Новый диск», 2008
- Габриелян, О.С. Химия. 8 класс : учеб. Для общеобразоват. учреждений / О.С. Габриелян. – 2-е изд., стереотип. – М. : Дрофа, 2013. – 286, [2] с. : ил.
- Габриелян, О.С. Химия. 9 класс: учебник/ О.С. Габриелян. – 2-е изд., стереотип. – М. : Дрофа, 2014. – 319, [1] с. : ил.
- О’Лири, Н.К. Увлекательные опыты. Биология, физика, химия, науки о Земле / Нэнси К. О’Лири, Сьюзен Шелли; пер. с англ. А. Галыгина, В. Герцика, Н. Харламовой. – М.: АСТ:Астрель, 2009. – 240 с.: ил.
- Шпаковский В. Металлы, погубившие цивилизации. // Тайны XX века – 2015 - №28 – с. 26-27.
- http://potrebinforms.ru/issledovaniya/ekspertiza/eksperty_v_detskih_tovarah_soderzhatsya_tyazhelye_metally_v_opasnyh_razmerah/
- https://sites.google.com/site/helpchemistry78/metally
- https://studopedia.ru/10_170234_ob-ekt-i-predmet-issledovaniya-ekologii.html
- http://www.vashaibolit.ru/6319-polza-metalla-dlya-organizma-cheloveka.html
Приложения
