Химический состав табачного дыма и его вред на живой организм
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 285 КБ |
Химический состав табачного дыма
Содержание
Курильщики впускают в свои уста врага, который похищает их мозг (английская пословица).
Цели работы:
Гипотеза:
Знаменитый кинорежиссер Станислав Говорухин (р. 1936), отвечая на вопрос корреспондента «Как вам удалось сохранить здоровье?», в привычной для него манере ответил: «Это не диета, а режим, а он у меня такой: четыре пачки сигарет в день, бутылка водки, пожрать обязательно на ночь, карты и бильярд. Вот такой распорядок мне по душе…» Так ли это? Может, все наоборот?
Задачи:
Методы:
Практическим результатом проектной работы должна стать презентация и материалы по данной теме.
1) Что такое дымы (дым)?
Это дисперсная система, состоящая из газообразной дисперсионной среды и диспергированного (мелкоизмельчённого) твёрдого вещества (дисперсной фазы). Следовательно, табачный дым – это дым, образующийся в процессе курения изделий из табака. Можно говорить и о тумане, так как часть веществ находится в жидкокапельном состоянии. Табачный дым – это многокомпонентная система. Количество веществ, составляющих табачный дым, исчисляется многими сотнями (идентифицировано от 1000 до 4000 веществ – из которых около 60 являются канцерогенами). Часть веществ находится в твердой или жидкой фазе, часть – в состоянии газа.
Можно говорить о качественном составе табачного дыма - какие именно вещества входят в эту систему - и о количественном составе - сколько, например, микрограмм (мкг - 10-6 г, то есть миллионная доля грамма) вещества образуется при выкуривании одной сигареты. Можно говорить и о процентной доле в общей токсичности сигареты. Например, на долю бензпирена приходится 4,6%, а угарного газа – 9,2%.
2) Вещества, входящие в состав табачного дыма.
А) Никотин (рис.1)
Главное вещество табачного дыма (как действующее наркотическое начало) – никотин. Одна сигарета содержит от 1,0 до 2,5 мг никотина (есть данные, что содержание никотина достигает 10 мг), пачка сигарет (20 шт.) – 20-50 мг. Смертельная доза никотина – 50-100 мг (для некурящего человека). Для курящего – 100-400 мг. Даже 3-5 мг никотина могут вызвать одышку, обморок, тошноту, головокружение, спазматическое состояние продолжительностью до 3-х суток (это связано с возбуждением никотиновых холинорецепторов).
В химическом плане никотин – алкалоид (трудно определяемое понятие, но в принципе это – специфическая группа азотсодержащих органических веществ растительного или иного природного происхождения, обладающих высокой биологической активностью, причем, в зависимости от концентрации, как позитивного, так и негативного действия), содержащийся в листьях и семенах табака. Табак – растение семейства пасленовых, содержание никотина в нем в зависимости от сорта – 0,3-5%. Следы никотина обнаружены в помидорах, картофеле, зеленом перце, баклажанах – растениях из этого же семейства, - но встречается также в плаунах, хвоще полевом…
Брутто-формула никотина С10Н14 N2. Гигроскопичен (присоединяет воду из воздушной среды), на воздухе легко окисляется – вплоть до осмоления. Является азотистым основанием, т.е. реагирует с кислотами, образуя соли. В форме солей никотин и содержится в табаке, так что сам табак не пахнет никотином. Химическое строение никотина (рис 1) было установлено трудами многих химиков.
В физическом плане, никотин – это летучая, бесцветная маслообразная жидкость (tкип = 246оС, tпл = - 30оС, ρ > 1 г /см3). С водой смешивается в любых отношениях. Вращает плоскость поляризованного луча влево.
В биологическом плане – сильно ядовитая жидкость с неприятным запахом и жгучим вкусом. Вызывает паралич нервной системы: остановка дыхания – прекращение сердечной деятельности – смерть. Вызывает также физическую и психологическую зависимость. Никотин, попадая в кровь, повышает давление, сужает периферические сосуды. В свободном или химически связанном состоянии никотин в медицине не используется. В принципе, - зачем табаку (как растению) никотин (вопрос поставлен узко!)? Он – как самозащита от поедания насекомыми.
Наиболее чувствительны к никотину кошки, а козы спокойно поедают никотиносодержащую зелень. Птицы же погибают, если комната наполнена табачным дымом. Если заядлому курильщику поставить пиявку, она отваливается и гибнет. Никотин хорошо поглощается волосами, что находит применение в аналитической практике.
В историческом плане: никотин (фр. nicotine) (вероятно, в виде соли) из табака (исп. tabaco) выделил французский химик Луи Воклен (1763-1829) в 1809 году. Однако в жидком состоянии никотин был получен только в 1828 году усилиями студентов Гейдельбергского университета (Германия) Вильгельмом Поссельтом и Людвигом Рейманном. Они же первые сказали: никотин – «опасный яд», а в табаке присутствует в форме соли лимонной кислоты (поэтому при выделении никотина на первой стадии используется известь как щёлочь).
Свое название никотин получил от фамилии французского посла в Португалии Жана Нико де Виллемейна (Jean Nicot, 1530-1600), который в 1560 г. ввез табак во Францию.
Б) Норникотин, котинин.
Кроме никотина, в табачном листе содержатся другие алкалоиды – норникотин (рис. 2) (С9Н12N2 – просто нет метильного - СН3- - радикала, место которого занимает атом водорода), никотеин (C10H12N2), анабазин (содержит два пиридиновых кольца: C10H14N2) и др. В организме человека никотин превращается в норникотин, что чревато серьёзными неустранимыми последствиями (возникновение диабета, рака, болезни Альцгеймера, ускорение старения организма). Метаболитом никотина является котинин (рис. 3), попадающий в мочу. Он оказался прекрасным биомаркером концентрации никотина в организме – у курящих и пассивно курящих (в том числе детей любого возраста).
В высшем сорте табака на долю никотина приходится 0,8-1,3%, а в третьесортном табаке – 1,6-1,8%. По стандартам США крепость табака имеет такую градацию: 0,6-1% - light (слабый), 1-2% - medium (средний), 2-3% - strong (крепкий), 3-4% - extra strong (очень крепкий). Табак не пригоден для курения, если содержание никотина – более 4%.
В) Вещества, содержащие в табаке.
Кроме никотина, в собственно табаке, содержатся углеводы (крахмал, глюкоза) –15-25%, щелочные вещества – 16%, различные органические кислоты (прежде всего, лимонная, связывающая никотин в соль, никотиновая кислота) – 10%, полифенолы, глюкозид гамма-ситостерин, минералы – 10%, пектин – 6-10%, есть в табаке и белки (в том числе ферменты – амилаза, каталаза, карбоангидраза и др.) – 10%, жиры, смолы, эфирные масла (ароматические и терпеноидные соединения, влияющий на запах). Запах табачного дыма зависит от сорта табака, соотношения углеводов (чем их больше, тем дым вкуснее) и белков; тонкий аромат определяется смоляным спиртом (или же – смоляными фенолами, или же – глюкозидами). Свежесобранные листья на 80-90% состоят из воды. Влажность готового табака (высушенного) – 12-18%. Химический состав табака зависит от сорта, условий выращивания, способа и времени сбора урожая, в большой степени – от состава почвы. Промелькнула цифра: в табаке содержится порядка 2500 веществ.
Среди других веществ, содержащихся в табаке и табачном дыме, укажем на:
Г) Неорганические вещества, образующие при курении.
Образуются при курении и неорганические вещества, содержащие атомы следующих металлов и неметаллов: Калий (К) –70 мкг, Натрий (Na) – 1,3 мкг, Цинк (Zn) – 0,36 мкг, Свинец (Pb) – 0,24 мкг, Алюминий (Al) –0,22 мкг, Медь (Cu) – 0,19 мкг, Кадмий (Cd) – 0,121 мкг, Никель (Ni) – 0,08 мкг, Марганец (Mn) – 0,07 мкг, Сурьма (Sb) – 0,052 мкг, Железо (Fe) – 0,042 мкг, Мышьяк, в форме оксида(ІІІ) (As) – 0,012 мкг, Теллур (Te) – 0,006 мкг, Висмут (Bi) – 0,004 мкг, Ртуть (Hg) – 0,004 мкг, Лантан (La) – 0,0018 мкг, Скандий (Sc) – 0,0014 мкг, Хром (Cr) – 0,0014 мкг, Серебро (Ag) – 0,0012 мкг, Селен (Se) – 0,001 мкг, Кобальт (Co) – 0,0002 мкг, Цезий (Cs) – 0,0002 мкг, Золото (Au) – 0,00002 мкг.
Д) Радиоактивные элементы содержащие в табаке и табачном дыме.
Особо следует подчеркнуть, что в табаке и табачном дыме содержатся радиоактивные элементы, то есть альфа- и (или) бета-распадающиеся радиоактивные изотопы химических элементов: Po-210 (0,03-1,0 нК), Pb-210 (образуется при распаде урана), Th-228, Rb-87, Cs-137 (искусственный радионуклид), Ra-226 (образуется при распаде урана), Ra-228 (образуется при распаде тория).
Доза радиации от пачки сигарет эквивалентна 200 рентгеновским снимкам. Радиоактивные элементы накапливаются в лёгких, печени, поджелудочной железе, лимфатических узлах, костном мозге... Тело курящего человека в 30 раз радиоактивнее, чем тело некурящего.
3) Что происходит при курении сигарет?
Таким образом, при курении курильщик вдыхает «букет» веществ, образующихся при тлении табака, содержащегося в сигаретах, сигарах, папиросах, самокрутках, трубках и пр. С точки зрения химии – это пиролиз, то есть высокотемпературное разложение веществ (табака и первичных продуктов пиролиза). Часть никотина, содержащаяся в табаке, тоже подвергаетсмя пиролизу. В этих процессах участвует и кислород воздуха, без которого невозможно окисление, в данном случае – тление (беспламенное горение), усиливающееся при втягивании через сигарету новых порций воздуха (что обычно и наблюдается, и учитывается, например, снайперами). При затяжке (рис. 10) температура достигает 600-800оС, и даже более – за 1000оС. При этих условиях имеет место сухая перегонка (возгонка), то есть процесс образования смолы и низкомолекулярных веществ. Продукты пиролиза и горения при затягивании попадают в дыхательные пути и лёгкие, желудочно-кишечный тракт, образовавшиеся твёрдве частицы и смолы оседают на поверхности (стенках) дыхательных путей, альвеолах (лёгочных мешочках), то есть лёгкие засоряются (рис. 11). Организм на это реагирует кашлем, воспалением, аллергией, перерождением клеточной ткани – раком, так как многие вещества табачного дыма обладают канцерогенным действием, эмфиземой лёгких (необратимая дегенерация лёгочной ткани).
Сам никотин не является канцерогенным веществом. Он – холиномиметический агент, иначе говоря, имитирует действие ацетилхолина. Известно, что накопление ацетилхолина сначала приводит к ускорению передачи нервным импульсов (возбуждение). Возможно, это и является фактором получения удовольствия от курения. Никотин вызывает зависимость в большей степени, чем кофеин и марихуана, но в меньшей, чем алкоголь, кокаин и героин. Никотиновая зависимость возникает через 5 месяцев после начала курения. Освободиться от этой зависимости – бросить курить – крайне тяжело (этот процесс индивидуален: одни просто перестают курить, другие – бросают и возвращаются, третьи лечатся...).
В целом табак (табачный дым) атакует и поражает легкие, мочевой пузырь, полость рта, гортань, глотку, пищевод, поджелудочную железу, почки, очень страдает сердечнососудистая система. Живой пример: Павел Луспекаев (актер, сыгравший Верещагина в фильме «Белое солнце пустыни»), из-за облитерирующего эндартериита и связанной с ним гангрены не только лишился ног, но и умер в 43 годы. А причина этому – упорное курение, от которого он не отказался и после ампутации. Такова же судьба выдающегося футбольного вратаря Льва Яшина, который, правда, дожил до 61 года (умер в 1990г.)
4) Характеристика действия на организм других компонентов табачного дыма.
Кратко охарактеризуем действие на организм некоторых, наиболее угрожающих здоровью и жизни человека, компонентов табачного дыма (кроме перечисленных выше).
Оксид углерода (ІІ). Он вступает в химическую реакцию (реагирует) с гемоглобином крови, как и молекулярный кислород (RFe⋅ O2), но в 200 (а по некоторым данным – в 300) раз легче, образуя более прочное соединение – карбоксигемоглобин: RFe⋅ CO . Следовательно, кислород не доставляется током крови к органам и тканям в оптимальном количестве – наступает кислородное голодание, что опасно для мозга, сердечной мышцы. Аммиак. Попадая в дыхательные пути (трахею, бронхи, лёгкие), реагирует с водой (влага слизыстых оболочек верхних дыхательных путей), образуя щёлочь – гидроксид аммония:
NH3 + H2O ↔ NH4OH ↔ NH4+ +OH -
Гидроксид-ионы (ОН-) не только раздражают слизистую поверхность, но и разъедают её (вспомните – когда мыльный раствор попадает в глаза!). Отсюда – кашель, бронхит, аллергия... Следует добавить, что многочисленные азотистые соединения тоже являются основаниями и образуют гидроксид-ионы.
Цианистый водород (плюс аммиак, акролеин, оксиды азота). Разрушает реснички бронхиального дерева, которые очищают вдыхаемый нами воздух, что ведёт к загрязнению лёгких. Кроме того, образуемая из цианистого водорода синильная кислота действует на ротовую полость, лёгкие, кровь, нервную, дыхательную и пищеварительную системы.
Анилин (плюс никотин, органические кислоты). Раздражают слюнные железы, что ведёт к слюновыделению. Слюна, проглатываясь вместе с перечисленными веществами, попадает в желудок. Атакуя его стенки, способствует выделению соляной кислоты и соответственно разрушению желудка. Одновременно страдает вегетативная система, когда в организм попадает никотин, - она теряет способность влиять на кишечно-желудочный тракт. Курение натощак может привести к спазмам, непроходимости кишечника, раку желудка.
5) Пассивное курение.
Серьёзную угрозу здоровью человека, особенно детей, людей уже больных, в том числе хронически больных, представляет так называемое «пассивное курение» (таблица 1), то есть пребывание в атмосфере, испорченной, отравленной активно курящими людьми. Продукты тления табака попадают в окружающую среду, оседают на мебели, на шторах… Следует отметить, что избавиться от запаха табачного дыма практически невозможно.
В США в середине 90-х годов ХХ-го столетия от пассивного курения ежегодно погибало по 3000 человек. И по этой причине в ряде стран приняты законы, запрещающие курение в общественных местах, а в Ватикане – на всей его территории (44 га). При курении сигарет в дым переходит около 35% никотина, а при курении папирос – более 60%.
Пассивное курение опасно для детского организма. Пассивно курящие дети чаще простужаются – вплоть до пневмонии (воспаление лёгких). Из-за курения родителей до 80% увеличивается риск заболевания дыхательной системы, страдает умственное и физическое развитие.
Вот некоторая статистика по США. Отдалённые последствия пассивного курения дают 46000 летальных исходов в год: 14000 – от раковых заболеваний, 32000 – от заболевания сердца и сосудов.
6) Борьба с курением.
Калифорния – первый штат, который законодательно табачный дым внёс в список токсичных веществ, загрязняющих воздух (27 января 2006 года); было запрещено курение на рабочих местах. Токсичность табачного дыма более чем в 4 раза превышает токсичность выхлопных газов автомобилей.
В США с недавних пор курение, показанное на экране кино, приравнивается к сценам насилия, секса и нецензурной брани. Ассоциация курения с положительным героем или когда сигарета выступает атрибутом мужества, силы духа и независимости является основанием для максимального наказания.
Для тех, у кого пристрастие к никотину слишком сильное, изобретены бездымные сигареты. В них нет табака, но есть никотин. Они состоят из нагревательного элемента и сменного фильтра с никотином.
В настоящее время борьба с курением развернулась широким фронтом, ибо общество, ибо общество в целом осознало пагубность пристрастия к курению, жертвами которого являются как активные, так и пассивные курильщики – мужчины, женщины, дети. Курение – фактор, порождающий болезни, первопричиной которых являются вещества, содержащиеся в табачном дыме.
7) Высказывания великих людей о табачном дыме:
8) Табачный дым и его жертвы:
Судьба семейства Рейнольдсов (Рейнольдс – старший – основатель табачной компании – производства «Кэмэл», «Уинстон», «Салем»). Дед жевал табак умер от рака. Отец умер от эмфиземы легких и болезни сердца, от рака умерла мать, две тетки (заядлые курильщицы) умерли соответственно от эмфеземы и рака. Сын Рейнольдса – младшего курил 10 лет и заработал болезнь легких, его братья болеют (другой информации пока нет) эмфиземой легких.
Nat "King" Cole (1919, 45, амер. певец..., выкуривал более трёх пачек сигарет, рак лёгких); Mary Wells (1943, 49, поп-певица, рак горла); Steve McQueen (1930, 50, актёр: Великолепная семёрка..., заядлый курильщик..., рак лёгких); Rod Serling (1924, 51, писатель, выкуривал четыре пачки в день, сердечная болезнь); Eddie Kendricks (1939, 52, певец, автор песен, рак лёгких) ; Michael Landon (1936, 54, актёр, писатель, выкуривал четыре пачки в день, рак поджелудочной железы...); Lee Remick (1935, 56, киноактриса, рак лёгких и почек); Betty Grable (1916, 56, америк. танцовщица, певица, актриса, заядлая курильщица, выкуривала до трёх пачек сигарет в день, рак лёгких); Edward R. Murrow (1908, 57, знаменитый америк. журналист, всю жизнь выкуривал по 60-70 сигарет в день, рак лёгких); Humphrey Bogart (1899, 57, америк. актёр, заядлый курильщик и выпивоха, рак горла и пищевода); James Franciscus (1934, 57, ведущий америк. кино- и телеактёр, эмфизема); Dick Powell (1904, 58, америк. певец, актёр, продюсер..., лимфома/рак горла); Gary Cooper (1901, 60, англо-америк. киноактёр, рак простаты/рак лёгких); Chet Huntley (1911, 62, америк. телеведущий..., рак лёгких); Dick York (1928, 63, америк. актёр, эмфизема); Sammy Davis,Ir. (1925, 64, актёр, певец, танцор, рак горла); Walt Disney (1901, 65, америк. мультипликатор..., большой стаж курения, рак лёгких); Yul Brynner (1920, 65, киноактёр: Великолепная семёрка..., много курил, рак лёгких); Tallulah Bankhead (1902, 66, америк. актриса, двухсторонняя пневмония как следствие гриппа, вместе с эмфиземой); Sarah Vaughan (1924, 66, величайшая джаз-певица ХХ ст., рак лёгких); Colleen Dewhurst (1924, 67, канадская киноактриса, рак лёгких); Harry Reasoner (1923, 68, американский журналист, ушёл в отставку из-за рака лёгкого, упал, ударился головой, в мозгу образовался тромб); Alan J. Lerner (1918, 68, лирик, либреттист, 20 лет борьбы с амфетаминовой наркоманией, рак лёгких); Desi Arnaz (1917, 69, кубинский музыкант, америк. артист, имел проблемы с алкоголем, наркотиками, умер от рака лёгких); Nancy Walker (1922, 69, американская актриса, сформировавшаяся курильщица, рак лёгких); Buster Keaton (1895, 70, актёр-комик, кинопроизводство, рак лёгких); Neville Brand (1920, 72, америк. теле- и киноактёр, эмфизема); Art Blakey (1919, 71, музыкант-ударник, рак лёгких); Ed Sullivan (1902, 72, америк. шоумен, рак лёгких); Duke Ellington (1899, 75, исполнитель и композитор джазовой музыки, пианист..., рак лёгких); John Wayne (1907, 72, америк. киноактёр, рак желудка); Denver Pyle (1920, 77, америк. теле- и киноактёр, рак лёгких); Robert Mitchum (1917, 79, америк. киноактёр и певец, сочетание рака лёгких и эмфиземы); Arthur Godfrey (1903, 80, диктор радио..., рак лёгкого-облучение-эмфизема). От хронического обструктивного заболевания лёгких умерли: писатель Максим Горький, актёр и театральный деятель Олег Ефремов, генсек ЦК КПСС (плюс его брат и сестра) Константин Черненко – из-за пристрастия к курению. Roy Castle (1932-1994) – английский танцор, певец, талантливый джазовый музыкан-трубач; много работал в клубах и ресторанах, «приобрёл» рак лёгких, хотя никогда в жизни не курил, но, оказывается, был пассивным курильщиком. В последние годы жизни основал "Roy Castle Lung Cancer Foundation", который возглавила жена – Фиона Кастл (женаты с 1963 года, у них четверо детей). Д.И.Менделеев (1834-1907) – упорный курильщик, курил практически непрерывно, два часа без курения – уже трагедия. Он часто кашлял, иногда горлом шла кровь. Слабые, прокуренные лёгкие воспалились от незначительной простуды. И даже умирая, он предложил навестившей его сестре Марие закурить. Аналогична судьба Виталия Старухина (уникальный футболист команды «Шахтёр» 70-х годов ХХ столетия, 1949-2000). По словам его сына, он «очень много курил... дымил болгарскими сигаретами, у которых всегда отрывал фильтр». Возникли проблемы с желудком («вдобавок много курил»), затем – воспаление лёгких, горловое кровотечение и смерть в 51 год. Тяжело заболели и умерли от рака русские актеры Александр Абдулов и Олег Янковский. Стали рабами никотина (читай – табачного дыма) заядлые курильщики, известные исполнители эстрадных песен Алла Пугачёва (она, в принципе, понимает, что пора «завязывать», и даже пробовала...) и Ирина Аллегрова. Лолита Милявская, Александр Васильев, Борис Гребенщиков, Ирина Понаровская, Николай Расторгуев, Леонид Агутин имеют свои пристрастия в курении.
9) Когда бросить курить нужно и просто.
Из биографии звёзд. Сильвестер Сталлоне (ощутил, снимаясь в кино, что трудно дышать – тут же перестал курить); Джим Кэрри (комик) – отказался от курения при помощи акупунктуры; Бен Аффлек (киноактёр) – перестал курить сразу же после рождения дочери; Мэтт Дэймон (киноактёр) – избавился от вредной привычки при помощи гипноза; прибегли к услугам гипнотезёра Марина Влади, Катрин Денёв (выкуривала по три пачки сигарет в день, но решила поберечь кожу); знаменитый Аль Пачино, почувствовав, что из-за курения у него меняется голос, в 54 года прекратил курить; Джонни Холидэй (рок-певец, композитор) – дал себе слово, что не будет курить, если финиширует в ралли «Париж-Дакар», в то время ему было 58 лет; среди русско-американских актёров, мгновенно прекратившего курить, можно назвать Владимира Машкова; Брижит Бардо бросила курить из-за любимой собачки, а Джулия Робертс поняла, что не забеременеет, если не бросит курить (плюс занятия йогой); к помощи йоги прибегла и Гвинет Пэлтроу (к тому же и беременность того потребовала); Пенелопа Крус прекратила курить из-за любимого, который не терпел курящих женщин (прибегла к методу медитации).
Из русских звезд перестали курить эстрадные певцы Валерий Леонтьев, Михаил Шуффутинский, актер Евгений Миронов, спортивный журналист Наум Дымарский (1921-2007).
III) Исследовательская работа
Анкета, предложенная обучающимся 8 – 11 классов. Выводы.
А) любопытство
Б) подражание
В) быть как все
А) болезнь
Б) привычка
IV) Заключение
Как известно, «за все нужно платить». Это устоявшаяся истина в данном материале, как никогда, подтверждается. Цена, которую платят курящие мужчины, а также, к сожалению, женщины, молодые люди, даже дети, - сама жизнь. Самая высокая цена, ибо ничего нет дороже жизни.
Все люди смертны – и те, кто курит, и те, кто не курит. И умереть можно в любом возрасте. Показатель смертности от разных болезней, спровоцированных курением, занял вторую строчку. Европа содрогнулась. В ряде крупных европейских стран приняты законы, запрещающие курение в общественных местах. Но это – предмет особого обсуждения…
Л и т е р а т у р а
П р и л о ж е н и е
Всему свой срок
Рождественские подарки от Метелицы
Как Снегурочке раскатать тесто?
Именинный пирог
"Морская болезнь" у космонавтов