香煙煙氣中有害成分的測(cè)定

關(guān)于香煙煙氣中有害成分的測(cè)定

內(nèi)容提要：

21世紀(jì)需要?jiǎng)?chuàng)造人才，呼喚創(chuàng)新教育，培養(yǎng)的學(xué)生必須具有創(chuàng)新能力?！皠?chuàng)造”不僅僅是一種行為、能力、方法，而且是一種意識(shí)、態(tài)度和觀念，有創(chuàng)造的意識(shí)，才會(huì)有創(chuàng)造的實(shí)踐。為了為社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步做一點(diǎn)貢獻(xiàn)；為了提高全民族的素質(zhì)，我們開展了“香煙煙氣中部分有害成分鑒定”的研究性學(xué)習(xí)。這一過程激發(fā)了我們的創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)了我們的實(shí)踐能力。通過摸擬人體吸煙、對(duì)香煙煙氣成分的鑒定、雞血抗凝的實(shí)驗(yàn)使我們能更科學(xué)、更直觀地向大眾宣傳吸煙的危害，呼吁人們——“珍惜生命，遠(yuǎn)離香煙”。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新實(shí)踐

香煙煙氣

成分鑒定

身心健康

第2頁,共19頁，星期六，2024年，5月一、課題的選定

針對(duì)目前全球因吸煙而引起的肺癌人數(shù)和現(xiàn)階段逐漸增多的高中生煙民呈日趨上升趨勢(shì)，這是不容忽視不容樂觀的現(xiàn)象?；诒敬握n題的選取主要來源于生活和學(xué)習(xí)中，所以我們選取了關(guān)系全民健康問題中的重點(diǎn)，即：吸煙問題。進(jìn)行探討、研究，終于制定了一個(gè)有研究?jī)r(jià)值、有難度的“香煙煙霧中部分有害成分的鑒定”的研究課題。

二、研究目的通過對(duì)“香煙有害成分的鑒定”課題的研究，更科學(xué)、更數(shù)字化地向大眾宣傳吸煙的危害性?！笆耸兰o(jì)英帝國主義，用鴉片、大煙打開了中國的大門，使中國曾一度淪為東亞病夫”通過血的事實(shí)給人們敲響警鐘，我們倡導(dǎo)：為了不讓歷史重演，清高抬貴手，放下你手中一根小小的煙吧！進(jìn)而從科學(xué)論證上、民族榮譽(yù)感等方面呼喚人們——“珍惜生命，遠(yuǎn)離香煙”。三、研究程序：課題簡(jiǎn)介——查尋資料——資料匯總——確定實(shí)驗(yàn)方案———做實(shí)驗(yàn)——寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告（和小論文）第3頁,共19頁，星期六，2024年，5月1、課題簡(jiǎn)介

ａ、資料部分（來源：相關(guān)網(wǎng)站）ｂ、實(shí)驗(yàn)部分（在學(xué)校新建的實(shí)驗(yàn)內(nèi)已完成）ｃ、小結(jié)部分ｄ、心得部分（談?wù)劯髯缘捏w會(huì)）第4頁,共19頁，星期六，2024年，5月2、資料匯總據(jù)最新資料顯示：世界上最大的煙草公司——菲利浦·莫里斯公司生產(chǎn)的“萬寶路”等香煙暢銷世界。該公司去年通過它的網(wǎng)站公開承認(rèn)吸煙危害健康，而且讓人上癮。煙草是否危害健康，菲利浦·莫里斯公司同政府和醫(yī)學(xué)界已爭(zhēng)論多年。有人預(yù)計(jì)，它的這次表態(tài)將喚起社會(huì)再次呼吁政府采取措施，以限制香煙的生產(chǎn)和禁止兒童吸煙。就吸煙危害健康問題，我們?cè)诶蠋煹膸椭逻M(jìn)行了調(diào)查研究。兩天后，大家?guī)еY料，迫不急待地進(jìn)行了交流，討論的非常激烈。最駭人聽聞的資料來自于醫(yī)院。我們走訪了株洲市一醫(yī)院、株洲市二醫(yī)院等四家醫(yī)院，調(diào)查顯示，肺癌患者中，48%的人吸煙，37%的人長(zhǎng)期與吸煙者生活或工作在一起；我們小組的成員為香煙煙霧中有害成分的種類引起了爭(zhēng)論，有的同學(xué)說200種，有的說500種，1000種，3000種……但共同之處，大家一致認(rèn)為其中尼古丁，一氧化碳，醛類對(duì)人體危害最大，我們就把這三種物質(zhì)定為鑒定目標(biāo)。尼古丁的毒性及成癮性是我們關(guān)注的焦點(diǎn)。尼古丁是一種難聞、味苦、無色透明的油質(zhì)液體，揮發(fā)性強(qiáng)，在空氣中極易氧化成暗灰色，能迅速溶于水及酒精中，通過口鼻支氣管粘膜很容易被機(jī)體吸收。粘在皮膚表面的尼古丁亦可被吸收滲入第5頁,共19頁，星期六，2024年，5月體內(nèi)。一支香煙所含的尼古丁可毒死一只小白鼠，20支香煙中的尼古丁可毒死一頭牛。人的致死量是50~70毫克，相當(dāng)于20~25支香煙的尼古丁的含量。如果將一支雪茄煙或三支香煙的尼古丁注入人的靜脈內(nèi)3~5分鐘即可死亡。煙草不但對(duì)高等動(dòng)物有害，對(duì)低等動(dòng)物也有害，因此也是農(nóng)業(yè)殺蟲劑的主要成份。所以說：“毒蛇不咬煙鬼，因?yàn)樗鼈兟劦轿鼰熕鶕]發(fā)出來的苦臭味，就避而高飛遠(yuǎn)走。同樣道理被動(dòng)吸煙者對(duì)煙臭味也有不適的感覺。吸煙引起急性中毒死亡者，我國已早有發(fā)生，吸煙多了就醉倒在地，口吐黃水而死亡。為此崇禎皇帝曾下令禁煙。在國外也有報(bào)導(dǎo)：蘇聯(lián)有一名青年第一次吸煙，吸一支大雪茄煙后死去。英國一個(gè)長(zhǎng)期吸煙的40歲的健康男子，因從事一項(xiàng)十分重要的工作；一夜吸了14支雪茄和40支香煙，早晨感到難受，經(jīng)醫(yī)生搶救無效死去。法國在一個(gè)俱樂部舉行一次吸煙比賽，優(yōu)勝者在他吸了60支紙煙，未來得及領(lǐng)獎(jiǎng)即死去，其它參加比賽者都因生命垂危，到醫(yī)院搶救.那么為什么有些人吸煙量較大并不中毒呢？每日吸卷煙一盒（20支）以上的人很多，其中尼古丁含量大大超過人的致死量，但急性中毒死亡者卻很少，原因是煙草中的部分尼古丁被煙霧中的毒物甲醛中和了，而且大多數(shù)不是連續(xù)吸煙，這些尼古丁是間斷緩慢進(jìn)入第6頁,共19頁，星期六，2024年，5月人體的。此外紙煙點(diǎn)燃后50%的尼古丁隨煙霧擴(kuò)散到空氣中，5%隨煙頭被扔掉，25%被燃燒破壞，只有20%被機(jī)體吸收。而尼古丁在體內(nèi)很快被解毒隨尿排出。再加上長(zhǎng)期吸煙者，體內(nèi)對(duì)尼古丁產(chǎn)生耐受性，癮癖性，而使人嗜煙如命。煙草、煙霧中的有害成分煙草主要是由碳水化合物（占40%~50%）羧酸、色素、萜烯類物質(zhì)、鏈烷烴、類脂物質(zhì)等組成，同時(shí)還有一些生長(zhǎng)過程中必需的營(yíng)養(yǎng)物（如硝酸鹽等）以及某些污染物（如農(nóng)藥、重要金屬元素等）。煙草與別的植物不同這點(diǎn)是所含的萜烯類物質(zhì)比較豐富，即通常所說的“蠟質(zhì)”或“尼古丁”。

吸煙者吸入香煙過程，是香煙在不完全燃燒過程中發(fā)生一系列的熱分解與熱合成的化學(xué)反應(yīng)，形成大量新的物質(zhì)，其化學(xué)成分很復(fù)雜，從煙霧中分離出有害成分達(dá)3000余種，其中主要有毒物質(zhì)為尼古?。焿A）、煙焦油、一氧化碳、氫氰酸、氨及芳香化合物等一系列有毒物質(zhì)。在煙草中原有的蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素、氨基酸等人體需要的有益物質(zhì)，如果把它作食用那是有益的，但是把它作為香煙，經(jīng)過燃燒而釋放出煙霧灰塵等，也都變成有害物質(zhì)。煙草點(diǎn)燃的煙霧由兩部分組成，其中氣體部分，占據(jù)92%，包括多量的氧和氮無害氣體和一定量的一氧化碳及微量的致癌、促癌、纖毛毒物質(zhì)。粒相部分占8%，主要為尼古丁和煙焦油。

第7頁,共19頁，星期六，2024年，5月

實(shí)驗(yàn)用品第8頁,共19頁，星期六，2024年，5月

實(shí)驗(yàn)裝置第9頁,共19頁，星期六，2024年，5月3、確定實(shí)驗(yàn)方案ａ、CO的檢驗(yàn)：我們最統(tǒng)一的意見是用CO還原CuO，現(xiàn)象明顯，操作簡(jiǎn)便。但是煙層中有沒有O2？“有”?！澳敲碈O和O2的混合氣體遇熱，可能會(huì)“爆炸”。上述方案被否定了。接著我們一一羅列了CO的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，最后焦點(diǎn)集中在CO的毒性上，確定用新鮮雞血來驗(yàn)證：將煙氣通過新鮮雞血，雞血顏色變?yōu)楹稚?；再將O2通入此血液，褐色變淡，但不能恢復(fù)原來的鮮紅色，并用純CO2代替煙氣做對(duì)比實(shí)驗(yàn)。但是雞血來源很困難，所以我們從最后、且最有經(jīng)驗(yàn)的一次實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證CO。ｂ、尼古丁的檢驗(yàn)：尼古丁又稱煙堿，分子式為C10H14N2，它是煙草內(nèi)的特征物質(zhì)。最大的危害在于它的成癮性，資料顯示，它遇Hg(NO3)2溶液出現(xiàn)白色沉淀?？梢澡b別之。ｃ、醛類物質(zhì)的檢驗(yàn)：我們決定用銀鏡反應(yīng)或來鑒定。方案確定了，大家大大的松了一口氣?？墒切聠栴}又出來了“煙從哪兒來？”，一個(gè)嘴快的同學(xué)馬上說：“用嘴吸”；“明知有毒，還能用嘴吸？”話音剛落，教室里一片嘩然，“如何模擬人體吸煙，收集到煙氣”是遇到的又一個(gè)難題？用大號(hào)注射器、自行車打氣筒或氣球充氣筒，大家都發(fā)表了各自的想法。有的找來了注射器，有的找來了打氣筒，準(zhǔn)備邊實(shí)驗(yàn)、邊篩選、修訂、補(bǔ)充和完善。第10頁,共19頁，星期六，2024年，5月4、做實(shí)驗(yàn)我們從模擬人體吸煙為目標(biāo)，各自采取了多種方法。其中一個(gè)同學(xué)用KMnO4制取O2，通過燃著的煙絲，以求得煙氣。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：煙絲不易點(diǎn)燃；Ｏ2流不穩(wěn)；好不容易燃著的煙絲有熄滅了；煙氣產(chǎn)量低等等。將橡皮管接到尾氣裝置之后，一位同學(xué)吸氣，使煙氣進(jìn)入試管驗(yàn)證溶液之中。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，盡管大部分有毒氣體被吸收，而尾氣中仍有難聞的氣體，成了被動(dòng)吸煙者。但這兩種方案被淘汰了。又經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，最后確定了二種模擬人體吸煙方案。方法１：見圖1，用橡皮管將注射器與香煙連接，點(diǎn)燃香煙，拉動(dòng)活塞，即將煙氣“吸”入注射器，再將香煙取下改裝導(dǎo)管，將煙氣壓入新鮮雞血中，驗(yàn)證CO的存在；或先在注射器內(nèi)吸入20~30ml水（或?yàn)⒕冱c(diǎn)燃香煙，拉動(dòng)活塞，吸入煙氣，震蕩注射器，多次反復(fù)，制成煙氣水（或?yàn)⒕┤芤骸；蛘邔⑷芤和ㄟ^鑒定溶液中的反映，觀察現(xiàn)象。此實(shí)驗(yàn)因?yàn)闊煔饬亢苌?，不能用于單一鑒定成分，而向一種試劑中檢驗(yàn)。方法２：見圖2，用橡皮管將點(diǎn)燃香煙和導(dǎo)管相連，導(dǎo)管深入新鮮雞血或水中，用洗耳球在具支試管支管處吸氣。這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是快捷，一支煙僅半分鐘就“吸”完了。而這種方法能夠連續(xù)用多種試劑一起鑒定，我們應(yīng)該多采用這種方法。煙氣中有害成分的鑒定：將煙氣和純CO2分別通入新鮮雞血，顏色均變?yōu)楹稚?；再分別通入O2，后者雞血恢復(fù)鮮紅色，而前者仍為褐色，證明了CO有毒。在鑒定尼古丁和醛時(shí)，也用了煙氣的水溶液和煙氣的酒精溶液作對(duì)比實(shí)驗(yàn)，后者現(xiàn)象更明顯，也說明尼古丁和醛在酒精中溶解度大。

第11頁,共19頁，星期六，2024年，5月第12頁,共19頁，星期六，2024年，5月

圖1圖2第13頁,共19頁，星期六，2024年，5月第14頁,共19頁，星期六，2024年，5月主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象硝酸汞反應(yīng)現(xiàn)象酒精溶液的變色現(xiàn)象第15頁,共19頁，星期六，2024年，5月四、小

結(jié)本組研究性學(xué)習(xí)以實(shí)驗(yàn)為主理論為輔，先后利用研究性學(xué)習(xí)課及節(jié)假日共做了4次大規(guī)模的突驗(yàn)，向?qū)嶒?yàn)室共借了以下藥品及儀器：……第一次實(shí)驗(yàn)可謂是探索性實(shí)驗(yàn)，面對(duì)一個(gè)較陌生的實(shí)驗(yàn)，化學(xué)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)不足的我們按照某化學(xué)奧賽書上“借”來的理論實(shí)驗(yàn)的步驟按部就班的動(dòng)手做，結(jié)果是“理論脫離實(shí)驗(yàn)”，因?yàn)樵摃系膶?shí)驗(yàn)其實(shí)是一個(gè)理論實(shí)驗(yàn)，其最大缺點(diǎn)是氣體流動(dòng)的動(dòng)力裝置行不通，煙幾乎不能通過我們所擺設(shè)的一連串試管裝置，所以第一次實(shí)驗(yàn)我們以失敗告終，這次實(shí)驗(yàn)以失敗告終，原因大概為：1、煙的自然燃燒慢，試管內(nèi)氧氣不足，產(chǎn)物氣體不足。2、實(shí)驗(yàn)器材龐大而混亂，造成氣體損失過多。3、自身經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)實(shí)驗(yàn)處于初步探索階段，僅僅為了解實(shí)驗(yàn)器材用法。但這次實(shí)驗(yàn)的失敗打擊了我們當(dāng)初想一次做成功的饒幸心理，但正是失敗的痛，更加堅(jiān)定了我們向真理邁步的步伐，就更加激起我們求勝的信心，于是就迎來了我們的第二次實(shí)驗(yàn)。針對(duì)第一次實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的氣體動(dòng)力裝置的問題，我們找了一個(gè)醫(yī)用型的未使用過的消毒注射器這次我們的方案是自己想出來的，用注射器先吸取煙氣再打入裝置中，這次我們實(shí)驗(yàn)所預(yù)期的效果只有銀境反應(yīng)失敗了，但我們共同發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的問題最根本還是動(dòng)力裝置的問題，1°注射器容量太小，每次吸取的煙氣實(shí)在是第16頁,共19頁，星期六，2024年，5月太少了，畢竟，注射器容量有限嘛！其二，通入氣體是間間斷斷的，不太連續(xù)的，而且注射器是雙向進(jìn)氣的，每次抽取煙氣時(shí)必須將注射器從裝置中取下來，這樣影響了氣密性。其三：銀鏡未成功通過前2次實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)，如何解決氣體動(dòng)力裝置是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵，怎樣才能找到即可得到較大氣流又能模擬人的呼吸的氣體動(dòng)力裝置呢，幾天過去了，我們還是沒有結(jié)果，最后我們看到炎帝廣場(chǎng)上飄浮的氣球后，我們得到啟發(fā)，為什么不能用打氣球的氣筒呢？于是我們組的馬坤買來了氣球打氣筒。隨后，我們從生物老師龔老師那里得知人的呼吸頻率約為16~18次/分，所以我們?cè)趬喝霟煔鈺r(shí)盡量接近這個(gè)呼吸頻率，所以這次我們?cè)趧?dòng)力裝置上已經(jīng)較好地模擬好人的呼吸，實(shí)驗(yàn)做到這里，我們更加堅(jiān)定：實(shí)驗(yàn)終于邁了一大步，在新的動(dòng)力裝置下，我們所預(yù)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果逐漸明顯，就第二次實(shí)驗(yàn)，我們對(duì)“銀鏡反應(yīng)”的研究已取得突破性的進(jìn)展，我們成功地做成了“銀鏡”！當(dāng)我們高興地將第三次實(shí)驗(yàn)交給指導(dǎo)老師吳老師看時(shí)，他皺皺眉頭，說：“據(jù)我所知，煙類中還含有CO”，我們誠懇地接受了吳老師的建議，我們又一次詢問了生物老師龔老師，她指導(dǎo)我們說：“對(duì)CO的鑒定可以使CO通入新鮮動(dòng)物血液，會(huì)使血液顏色變深”得到這個(gè)信息后，我們開始著手準(zhǔn)備動(dòng)物血液，直到天助我也，恰逢高二年級(jí)生物中正在進(jìn)行“關(guān)于‘DNA’的鑒定”實(shí)驗(yàn)，恰好實(shí)驗(yàn)中要用到新鮮雞血，這次，我們實(shí)驗(yàn)的鷴雞血由生物實(shí)驗(yàn)室提供，在此，我們表示衷心感謝！在該實(shí)驗(yàn)中我們清楚地看到鮮紅的雞血涌入足量煙氣后，變成紅褐色，這就驗(yàn)證煙中含有CO！第17頁,共19頁，星期六，2024年，5月心得：通過本次研究性學(xué)習(xí)，我們體會(huì)了其中的酸、甜、苦、辣，也通過實(shí)踐活動(dòng)加演出人了對(duì)研究性學(xué)