Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
мед.геология.docx
Скачиваний:
8
Добавлен:
25.03.2016
Размер:
3.36 Mб
Скачать

Оценка территории томского района по биогеохимическим данным и расчет среднего содержания элементов в организме человека

Цель работы – изучение закономерностей взаимодействия живых организмов и факторов окружающей среды, углубленное изучение эколого-геохимических методов проведения мониторинга различных территорий, с использованием биогеохимической информации, выход на прогнозирование влияния на здоровье человека.

В задачу исследований входит обработка биогеохимической информации; построение схем распределения элементов по органам и тканям человека, а также расчет средневзвешанных показателей.

Таблица 1

Номера контрольных работ для студентов

Вариант

Элементы

1

Na, Co, B, Ag, Hg

2

Ca, Cr, Li, Sb, Lu

3

P, Cu, Ge, Zr, U

4

S, V, Br, Yb, Th

5

Mn, Mo, Cs, Ce, Hf

6

Fe, W, Ga, Cd, Pb

7

Ni, Sc, Nb, Ba, Sm

8

Zn, Rb, Sn, Nd, Gd

9

Be, Ti, Eu, Er, Bi

10

Al, Sr, La, Tb, Au


Материал для выполнения данной работы предлагается в виде реальных данных полученных в ходе научно-исследовательских работ проводимых на территории Томского района. Все данные показаны в таблицах 2-6.

Содержание и порядок выполнения работы

В ходе выполнения лабораторной работы проводится последовательная обработка материала с последующим получением реальных выводов.

На первом этапе необходимо разрешить следующие задачи:

1.Рассчитать коэффициент озоления, данные необходимо выбрать согласно варианту (табл. 2) по формуле (1)

, (1)

где Рз – вес золы, г.;

Рс.м. – вес сырой массы, г.

2. Рассчитать содержание элементов в сырой массе органов по формуле (2):

, (2)

где Сз –содержание элемента в золе органа (табл. 3, 4, 5, 6), мг/кг;

Все имеющиеся элементы разделены согласно классификации:

  • Второстепенные (сопутствующие структурообразующие) элементы: Na, P, S, Са

  • Эссенциальные элементы: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, W

  • Следовые элементы (неструктурообразующие химические элементы): Li, Be, B, Al, Sc, Ti, Ga, Ge, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Ag, Cd, Sn, Sb, Cs, Ba, (группа редкоземельных элементов: La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), Hf, Au, Hg, Pb, Bi, Th, U

Таблица 2

Исходные данные для расчета коэффициента озоления

Системы

Органы

Пол

Вес до озоления, г. (Рс.м.)

Вес после озоления, г (Рз)

Пищеварительная система

Язык

м

15,2

0,25

ж

19,5

0,3

Пищевод

м

17,3

0,15

ж

11,15

0,1

Желудок

м

32,35

0,75

ж

28,65

0,6

Двенадцатиперстная кишка

м

20,15

0,55

ж

10,3

0,55

Тонкий кишечник

м

14,45

0,25

ж

28,55

0,55

Печень

м

24,25

0,5

ж

22,3

0,6

Поджелудочная железа

м

11,8

0,3

ж

11

0,15

Толстый кишечник

м

18,55

0,55

ж

11,8

0,3

Дыхательная система

Трахея

м

7,5

0,35

ж

8,1

0,1

Бронхи

м

16,45

0,4

ж

8,25

0,75

Легкие

м

17,0

0,25

ж

19,5

1,4

Система крово- и лимфообращения

Аорта

м

11,25

0,3

ж

31,3

0,7

Полая вена

м

8,4

0,15

ж

13,1

0,4

Сердце

м

13,55

0,15

ж

12

0,3

Селезенка

м

19,6

0,9

ж

15,1

0,1

Эндокринная система

Щитовидная железа

м

13,05

0,8

ж

9,5

0,6

Поджелудочная железа

м

11,8

0,3

ж

11

0,15

Надпочечники

м

5,2

0,1

ж

7,4

0,05

Продолжение таблицы 4

Вариант

Элементы

Пол

Трахея

Бронхи

Легкие

6

Hf

м

0,14

0,06

0,08

ж

0,10

0,009

0,02

Au

м

0,018

0,2

0,005

ж

0,004

0,2

0,011

Hg

м

0,4

0,003

0,2

ж

0,2

0,003

0,23

Pb

м

2,29

3,6

1,51

ж

12,4

0,63

0,33

Bi

м

0,24

0,02

0,009

ж

0,5

0,004

0,0007

Th

м

0,15

0,17

0,23

ж

0,04

0,0185

0,01

U

м

0,05

0,07

0,09

ж

0,30

0,034

0,03


Таблица 5

Система крово- и лимфообращения (зола, мг/кг)

Вариант

Элементы

Пол

Аорта

Полая вена

Сердце

Селезенка

1

Na

м

15800

15400

ж

33200

16000

24400

96100

P

м

31486,8

47847,2

ж

32587,3

9431

19881,8

164159,7

S

м

2478,1

876,4

ж

5363,1

2388,6

1007,3

754,5

Ca

м

18800

3100

ж

31200

7900

8600

34500

2

V

м

0,03

0,11

ж

1,07

0,2

0,32

4,7

Cr

м

2,9

2,5

ж

1,9

1,05

124,7

41,0

Mn

м

27,9

18,1

ж

34,7

16,1

24,4

189,4

Fe

м

1125,0

10784,2

ж

1613,0

643,7

2512,9

66246,6

Co

м

0,53

0,22

ж

1,4

0,5

1,96

5,5

Ni

м

9,2

0,8

ж

1,5

0,7

7,4

8,6

Cu

м

30,2

38,8

ж

36,8

21,2

78,7

151,4

Zn

м

595,1

431,0

ж

794,5

372,7

666,7

2914,0

Mo

м

0,42

0,45

ж

1,32

0,4

0,87

2,7

W

м

0,003

0,003

ж

0,23

0,25

0,003

1,7


Вариант

Элементы

Пол

Аорта

Полая вена

Сердце

Селезенка

3

Li

м

4,7

1,4

ж

2,7

5,8

2,9

7,6

Be

м

0,012

0,004

ж

0,012

0,005

0,007

0,09

B

м

3

9,02

ж

7,3

4,4

15,9

16,9

Al

м

211,9

271,7

ж

212,6

128,2

56,5

1025,0

Sc

м

0,0002

0,02

ж

0,015

0,05

0,026

0,11

Ti

м

43,6

69,7

ж

53,6

28,1

22,6

534,1

Ga

м

0,84

1,1

ж

0,82

0,3

0,5

6,6

Ge

м

0,003

0,03

ж

0,019

0,015

0,014

0,25

Br

м

239,1

33

ж

369

143,2

69,9

33,8

Rb

м

32,1

28,3

ж

53,6

29,4

35,6

159,4

4

Sr

м

102,2

34,5

ж

90,6

29,7

36,3

177,8

Y

м

0,09

0,06

ж

0,15

0,1

0,1

0,4

Zr

м

0,1

1,55

ж

0,8

0,6

2,23

7,8

Nb

м

0,03

0,03

ж

0,03

0,03

0,04

1,2

Ag

м

0,02

0,007

ж

5,5

0,18

0,8

0,5

Cd

м

23,7

12,5

ж

14,6

8,05

10,9

38,4

Sn

м

0,05

0,52

ж

0,30

0,37

0,6

2,4

Sb

м

0,01

0,016

ж

0,04

0,03

0,04

0,13

Cs

м

0,05

0,11

ж

0,17

0,08

0,09

0,88

Ba

м

52,1

13,9

ж

26,2

7,9

64,6

51,6

Продолжение таблицы 5

Продолжение таблицы 5

Вариант

Элементы

Пол

Аорта

Полая вена

Сердце

Селезенка

5

La

м

0,08

0,17

ж

0,17

0,09

0,13

1,4

Ce

м

0,20

0,3

ж

0,21

0,18

0,09

2,3

Pr

м

0,01

0,03

ж

0,03

0,02

0,01

0,27

Nd

м

0,02

0,11

ж

0,14

0,09

0,05

0,9

Sm

м

0,004

0,02

ж

0,02

0,01

0,01

0,15

Eu

м

0,02

0,007

ж

0,013

0,005

0,02

0,045

Gd

м

0,02

0,02

ж

0,04

0,02

0,003

0,18

Tb

м

0,001

0,004

ж

0,005

0,003

0,003

0,03

Dy

м

0,017

0,015

ж

0,03

0,014

0,015

0,15

Ho

м

0,0009

0,003

ж

0,005

0,004

0,004

0,02

Er

м

0,026

0,01

ж

0,015

0,008

0,009

0,05

Tm

м

0,0003

0,0009

ж

0,002

0,001

0,0008

0,009

Yb

м

0,006

0,011

ж

0,012

0,009

0,007

0,05

Lu

м

0,0002

0,0015

ж

0,0017

0,002

0,0006

0,008

6

Hf

м

0,001

0,016

ж

0,009

0,008

0,015

0,24

Au

м

0,004

0,01

ж

0,02

0,01

0,06

0,004

Hg

м

0,2

0,22

ж

0,2

0,5

0,2

0,2

Pb

м

7,2

2,1

ж

3,4

0,6

0,88

9,7

Bi

м

0,005

0,01

ж

0,04

0,004

0,15

0,31

Th

м

0,02

0,08

ж

0,003

0,02

0,003

0,24

U

м

0,03

0,03

ж

0,08

0,05

0,075

0,3


Таблица 6

Эндокринная система (зола, мг/кг)

Вариант

Элементы

Пол

Щитовидная железа

Поджелудочная железа

Надпочечники

1

Na

м

9500

17900

ж

9700

37400

P

м

87659

6521,0

ж

8103,9

31345,4

116571,1

S

м

1223,3

2258,3

ж

3524,3

2699,4

10623,3

Ca

м

2400

3000

ж

4700

16000

2

V

м

0,1

0,1

ж

0,2

1,85

9,2

Cr

м

0,1

1,87

ж

7,9

372,1

76,8

Mn

м

37,0

8,9

ж

12,5

57,1

143,9

Fe

м

2090,3

821,5

ж

607,1

6547,4

7711,4

Co

м

0,09

0,1

ж

0,2

1,5

7,01

Ni

м

0,4

0,8

ж

0,6

13,9

10,7

Cu

м

147,8

10,7

ж

11,3

142,1

192,4

Zn

м

510,1

300,1

ж

355,8

2761,0

1655,4

Mo

м

0,77

0,09

ж

0,27

1,8

10,5

W

м

0,003

0,003

ж

0,25

5,6

23,8

Продолжение таблицы 6

Вариант

Элементы

Пол

Щитовидная железа

Поджелудочная железа

Надпочечники

3

Li

м

1,46

0,5

ж

0,29

7,7

57,4

Be

м

0,013

0,012

ж

0,003

0,03

0,09

B

м

3

3

ж

5,8

70,1

230,2

Al

м

67,7

174,3

ж

136,7

1300,5

10484,2

Sc

м

0,02

0,009

ж

0,04

0,02

Ti

м

110,9

14,6

ж

54,3

170,8

904,8

Ga

м

2,14

0,20

ж

0,23

1,26

5,6

Ge

м

0,004

0,004

ж

0,01

0,09

0,36

Br

м

15,4

6,1

ж

21,4

64,5

Rb

м

41,9

13,0

ж

15,8

55,8

229,5

4

Sr

м

60,5

14,9

ж

20,9

63,9

282,6

Y

м

0,04

0,02

ж

0,03

0,4

2,3

Zr

м

0,1

0,1

ж

0,6

12,9

35,2

Nb

м

0,03

0,03

ж

0,03

0,17

2,5

Ag

м

0,19

0,015

ж

0,16

1,03

3,3

Cd

м

20,1

10,3

ж

8,8

39,7

65,7

Sn

м

0,01

0,01

ж

0,04

1,5

9,07

Sb

м

0,01

0,06

ж

0,06

0,11

0,14

Cs

м

0,09

0,0004

ж

0,05

0,26

0,99

Ba

м

20,7

5,7

ж

5,04

51,3

130,0

Продолжение таблицы 6

Вариант

Элементы

Пол

Щитовидная железа

Поджелудочная железа

Надпочечники

5

La

м

0,01

0,01

ж

0,037

0,72

3,06

Ce

м

0,01

0,09

ж

0,09

1,3

5,6

Pr

м

0,005

0,009

ж

0,013

0,15

0,8

Nd

м

0,01

0,18

ж

0,46

0,56

3,2

Sm

м

0,003

0,003

ж

0,003

0,16

0,6

Eu

м

0,004

0,011

ж

0,002

0,032

0,17

Gd

м

0,001

0,004

ж

0,008

0,15

1,09

Tb

м

0,001

0,001

ж

0,002

0,026

0,17

Dy

м

0,003

0,005

ж

0,008

0,10

0,7

Ho

м

0,0005

0,0005

ж

0,002

0,015

0,10

Er

м

0,03

0,04

ж

0,006

0,04

0,26

Tm

м

0,0003

0,0003

ж

0,0002

0,007

0,04

Yb

м

0,0003

0,00002

ж

0,006

0,051

0,28

Lu

м

0,0002

0,0002

ж

0,001

0,008

0,05

6

Hf

м

0,001

0,001

ж

0,014

0,36

1,12

Au

м

0,005

0,007

ж

0,005

0,008

Hg

м

0,42

0,2

ж

0,2

0,2

Pb

м

0,20

1,13

ж

0,21

7,8

20,9

Bi

м

0,006

0,012

ж

0,062

0,35

0,28

Th

м

0,003

0,013

ж

0,020

0,29

1,15

U

м

0,020

0,02

ж

0,02

0,23

0,92


3. Для выборки по исследуемой территории подсчитываются основные параметры распределения химических элементов: максимальные, минимальные, средние значения (С), мода, медиана и стандартное отклонение (S), а также коэффициент вариации (V), который отражает меру неоднородности выборки. Все полученные значения представляются в виде таблиц (приложение 6). Основные параметры распределения химических элементов вычисляются в программе Excel. В итоговой таблице будут приведены следующие статистические параметры: среднее (С), стандартное отклонение (S), дисперсия выборки (σ2) мода (Мо), медиана (Ме), максимальное (мах), минимальное (min) значения. Коэффициент вариации рассчитывается вручную. Коэффициент вариации является наиболее распространенным показателем колебания, используемым для оценки типичности средних величин. В статистике совокупности, имеющие коэффициент вариации больше 30–35 %, принято считать неоднородными. Коэффициент вариации рассчитывается следующим способом формула (3):

(3)

где V – коэффициент вариации,

σ –среднее квадратическое отклонение

С – среднее содержание элемента

В отчете необходимо привести анализ данных по выборке, отметить изменение минимальных и максимальных значений, проанализировать коэффициент вариации.

4. Расчет коэффициентов концентрации по формуле (4).

, (4)

С – содержание элемента в пробе (сырая масса), мг/кг;

Су.з. – содержание элемента в организме условно-здорового человека, мг/кг (табл.7) или кларк живого вещества (табл. 8).

Группа элементов, для которых неизвестны средние содержания, необходимо построить графики в программе Excel, где будут показаны исследуемая группа органов и элементы. Сравнить между собой органы мужского и женского организма.

Таблица 7

Среднее содержание в организме условно-здорового человека (по данным справочника «Человек медико-биологические данные», 1977)

Элемент

Содержание, мг/кг

Элемент

Содержание, мг/кг

Н

9,99*104

Ni

0,14

Ве

0,5*10-3

Сu

1,03

В

0,28

Zn

32,8

С

2,28*105

As

0,25

N

2,57*104

Br

2,8

О

0,61

Rb

9,7

F

37,13

Sr

4,5

Na

1,43*103

Мо

0,13

Mg

0,27*103

Cd

0,71

Al

0,87

Sn

0,24

Р

1,1*104

Sb

0,113

S

1,9*103

I

0,18

Cl

1,35*103

Cs

21,4*10-3

К

1,9*103

Ba

0,31

Ca

1,43*104

Au

0,14

Cr

9,4*10-2

Pb

1,7

Mn

0,17

Ra

4,4*10-10

Fe

59,9

U

1,28*10-3

Co

21,4*10-3

Таблица 8

Кларки живого вещества (по А.П. Виноградову (1954, 1970) с дополнениями Н. Боуэна (1966) и В.В. Добровольского (1983)

Элемент

Содержание, %

Элемент

Содержание, %

Н

10

Zn

2*10-3

Li

6*10-5

Ga

10-6

Ве

4*10-5

Ge

10-4

В

1*10-3

As

10-5

С

18

Br

1,5*10-4

N

0,3

Rb

2*10-4

О

70

Sr

2*10-3

F

1*10-4

Y

3*10-5

Na

0,02

Zr

3*10-4

Mg

0,07

Мо

10-5

Al

0,02

Ag

10-6

Р

0,07

Cd

10-7

S

0,05

Sn

10-5

Cl

0,02

Sb

10-7

К

0,3

Cs

10-5

Ca

0,5

Ba

10-3

Ti

10-4

РЗЭ

10-3

V

10-4

Hf

10-7

Cr

10-5

W

10-6

Mn

10-3

Au

10-8

Fe

0,02

Hg

5*10-7

Co

2*10-5

Pb

10-4

Ni

5*10-5

U

8*10-7

Сu

2*10-4

5. Построить биогеохимический ряд ассоциации элементов с коэффициентами­ концентрации в порядке убывания.

Проведите анализ имеющейся информации и сравните с литературными данными. Сделайте выводы по тому, какие органы можно считать концентраторами химических элементов. По коэффициентам концентрации можно сделать вывод об аккумуляции и рассеивании элементов в органах и по системе в целом.

При геохимических исследованиях окружающей среды наряду с отдельными химическими элементами проводится анализ распределения ассоциаций химических элементов.

Ассоциация химических элементов – группа элементов, обнаруживаемая в изучаемом объекте в количестве, отличном от критериального уровня. Таким уровнем может быть либо геохимический фон, либо норматив, задаваемый условиями задачи. Количественной мерой ассоциации является суммарный показатель загрязнения, представляющий собой аддитивную сумму превышений коэффициентов концентрации (рассеяния) над единичным (фоновым) уровнем.

Построение геохимического ряда ассоциации элементов проводится по убыванию коэффициентов концентрации (пример: Pb1-Cr0,9-Zn0,7), что позволяет определить тип природно-техногенного влияния и специфические способности организма органы-концентраторы.