В статье автор исследует флюиды в составе льда ледовой арены и их влияние на здоровье человека, составляет рекомендации по защите здоровья спортсменов и методы профилактики заболеваний.
Ключевые слова: ледовая арена, покрытие катка, флюиды, спортсмены, рекомендации, здоровье.
Выбранная тема является актуальной, поскольку спрос на профессиональный спортивный лед колоссально вырос после прошедших в России в городе Сочи Зимних Олимпийских игр в 2014 году. Начался бум на строительство ледовых дворцов, крытых катков, тренировочных площадок, дворовых и школьных хоккейных коробок. Выходя на разные льды, можно заметить, что покрытие разного цвета, толщины, жёсткости. На всё это влияет состав. Вещества, входящие в состав покрытия, выделяются в воздух, и некоторые из них способны, по нашему мнению, пагубно повлиять на состояние спортсмена во время тренировок и соревнований.
Главным для фигуристов и хоккеистов является их мастерство и опыт, полученные в результате многочасовых тренировок, кажется, что только от них зависят победы. Но нельзя забывать и о самом главном — здоровье спортсмена, которое зависит, в том числе и от качества льда, на котором он тренируется и выступает. Думаем, что очень важно разработать способы избавления от флюидов на ледовых катках и тем самым облегчить тренировочный процесс, либо разрабатывать системы защиты и профилактики для спортсменов.
Цель: исследовать флюиды закрытого ледового катка и их влияние на здоровье спортсмена.
Для достижения цели нам предстоит решить ряд теоретических и практических задач:
- Изучить теоретический материал о составе ледовых покрытий и особенностях флюидов;
- Провести химический анализ состава реального льда ледовой арены нашего города;
- Проанализировать состав и составить на основе анализа таблицу, отражающую влияние каждого элемента на здоровье спортсмена;
- Сформулировать рекомендации для спортсменов;
Объект исследования — лед.
Предмет исследования — флюиды спортивного льда.
В работе использованы теоретический (анализ научной литературы, интернет-сайтов) и эмпирический (сопоставительный анализ, химический анализ, разработка рекомендаций) методы исследования.
Новизна: при подготовке данного проекта оказалось, что тема очень мало исследована, нет данных о влиянии тех или иных составляющих ледового покрытия на здоровье спортсменов. Флюиды входят в состав ледового покрытия и воздуха на ледовом стадионе, и никто не хочет изменить концентрацию модификаторов в поверхностном слое льда.
Этот проект будет полезен: спортсменам ледовых видов спорта и их тренерам. А также работникам ледовых дворцов. Теоретическая значимость — накопление и анализ информации из различных источников. Практическая значимость работы заключается в выводах по результатам химического и сравнительного анализов, рекомендациях, подготовленных на основе полученных выводов.
Естественный лёд по своим свойствам подходит только для любительского катания, так как из-за зависимости от погодных условий его качество непостоянно. Искусственное покрытие для ледового катка устойчиво не только к внешним температурным изменениям, но и к механическому воздействию.
На рисунке представлен снимок фрагмента льда, иллюстрирующий острую трещину, созданную металлическим лезвием.
На сегодняшний день используют исключительно искусственный лед в качестве покрытия для ледовых арен. Приоритет в пользу подобных решений объясняется не только высоким качеством поля, но и возможностью круглогодичной эксплуатации.
Большая часть технических решений строятся на комбинировании как минимум двух слоёв льда:
— нижний — более прочный, выступает в качестве несущего основания;
— верхний — специальный, вода с микродобавками, обеспечивающими необходимую структуру покрытия.
Мы проанализировали влияние всех возможных добавок в ледовых покрытиях на организм спортсмена (Таблица 1).
Таблица 1
Химические вещества и их влияние на организм
|
Химические вещества, содержащиеся в синтетическом льду |
Их влияние на организм человека |
|
COOH |
Карбоксильная группа, обозначает наличие в составе карбоновых кислот. |
|
COONa |
Ацетат натрия. При длительном вдыхании паров или употреблении большого количества внутрь может спровоцировать конъюнктивит, негативно действовать на кожу, вызывать нетяжёлые аллергические реакции, раздражать верхние дыхательные пути и нарушать обмен веществ [4] |
|
SO3Na |
Сульфит натрия. В состав чего включен этот консервант, может привести к раздражению желудочно-кишечного тракта, возникновению аллергической реакции и приступов астмы, спровоцировать почечную недостаточность или нарушение водно-солевого баланса [5] |
|
OH |
Гидроксильная (спиртовая) группа. Характеризует вхождение щелочей в состав синтетического льда. Щёлочи оказывают резкое раздражающее и прижигающее действие глубже, чем кислоты, на кожу и слизистые оболочки. Едкие щелочи проникают в ткани, обезвоживают их, омыляют жиры, образуют с белками щелочные альбуминаты, вызывая колликвационный некроз [6] |
|
C2H6O2 |
Этиленгликоль. Может вызывать побочные реакции у человека при длительном вдыхании паров. Быстро всасывается при пероральном приеме, но плохо проникает в организм через легкие и кожу. Вещество токсично, и около 1–2 мл/кг 95 процентного концентрированного раствора могут вызвать серьезные изменения в состоянии здоровья, такие как рвота, обморок, судороги, проблемы в сердечно-сосудистой системе и острая почечная недостаточность. |
|
SiH 4 |
Силан. Вдыхание сопровождается кашлем, головной болью, тошнотой. А также болью в горле. Пары в больших объёмах негативно влияют на глаза, вызывая покраснение и боль. При контакте с жидкостью: обморожение [7] |
Таким образом, мы видим, что добавки, которые могут быть включены в состав льда ледовой арены, могут нести ощутимый вред здоровью спортсмена, а так же тем, кто работает постоянно на ледовом покрытии.
Чтобы выяснить, есть ли такие добавки в нашем ледовом покрытии, и в каких количествах они присутствуют, мы применили метод химического анализа.
Мы взяли образец льда покрытия ледовой арены в нашем городе и провели химический анализ.
- Определим наличие и количество каждого вещества, приведенного в Таблице 1. Для начала мы подготовили оборудование и реактивы для всех опытов.
- В контейнер с подтаявшим льдом опускаем лакмусовую бумажку.
- Мы видим, что кислотность равна 8. Данным действием мы выяснили, что pH среда — щелочная. А это значит, что в синтетическом льду в большем объеме присутствует группа OH, которая оказывает более сильное воздействие на кожу, чем COOH, (которую мы не определили).
- Следующим действием определим наличие сульфита натрия в составе льда. В измерительный цилиндр с помощью лабораторной воронки переливаем растаявший лед — образец № 1. Затем добавляем лед из цилиндра в пробирку. На уровне глаз каплями добавляем метилоранж и следим за изменениями. После смешивания цвет стал выраженным ярко-желтым. Следственно, SO3Na хорошо прореагировал, а значит, его содержание велико.
- Проведем опыт титрования через гидроксильную группу, для определения наличия Этиленгликоля (C2H6O2). Первым делом, необходимо промыть бюретку дистиллированной водой и соляной кислотой, чтобы исключить попадание других веществ. Затем наливаем HCl в бюретку и сливаем до нулевой отметки, чтобы потом определить при каком количестве добавленной кислоты начала происходить реакция со льдом. Прозрачность льда увеличилась при добавлении 2 мл кислоты. А слабый желтоватый цвет при добавлении 3 мл. Следственно, мы подтвердили щелочную среду. А для этиленгликоля этот параметр говорит о стабильности его нахождения в мало разбавленном виде, а также о том, что не происходит утечка антифриза, (имеющий в своем составе этиленгликоль) в экосистему.
- При проведении опытов реакции на определение COONa и SiH4 не произошло. А это значит, что эти сильные вещества добавлены в синтетический лед в очень малых количествах и их остатки содержатся только в парах в воздухе на арене. Поэтому, можно сделать вывод, что они не несут опасности для спортсменов, только лишь, как побочное действие к сопутствующим болезням.
На основании полученных нами данных, мы разработали следующие советы по защите здоровья спортсменов и работников.
1) COONa. Для предотвращения аллергических реакций, от воздействия ацетата натрия на кожу и глаза, тренерам и спортсменам необходимо хотя бы периодически защищать всё тело одеждой, не оставлять участки кожи, которые часто взаимодействуют со льдом (при падениях и тд). При долгом нахождении на льду, делать перерывы по возможности и уходить в места с чистым воздухом или на улицу, для отдыха глаз. А также делать зарядку для них.
2) SO3Na. Врачи рекомендуют особое внимание уделять чистоте воздуха: использовать очистители дома, стараться чаще бывать на свежем воздухе, только не вблизи магистралей и находиться дальше от заливочного (ледового) комбайна. Спортсмены, часто находящиеся на льду, страдают заложенностью носа, поэтому при появлениях первых признаков этого, стоит пользоваться каплями. Для восполнения водно-солевого баланса нужно:
— употреблять достаточное количество чистой воды перед и после тренировки.
— ограничить соль в рационе, ведь на ледовых стадионах спортсмен итак часто с ней взаимодействует.
— больше употреблять фруктов и овощей.
3) OH. Гидроксильная группа именно едких щелочей. Странно звучит, но ни в коем случае нельзя брать в рот льдинки с ледового покрытия, так как это может привести к ожогам полости рта и отравлениям. Иногда люди могут догадаться сделать такое, если, например, хотят пить. Так как группа содержится уже в твердом виде (замороженном), так и в растворе при попадании на кожу и слизистые оболочки вызывает тяжелые ожоги и аллергию.
4) C2H6O2. Следует находиться в хорошо проветриваемых помещениях или под открытым небом, чтобы избежать скопления паров в воздухе. Поэтому при длительном нахождении на катке, следует чаще выходить на улицу. Этиленгликоль угнетает центральную нервную систему (ЦНС) примерно так же, как этанол, но, кроме того, дает токсичные метаболиты. К желудочно-кишечным жалобам относятся в первую очередь тошнота и рвота. Не исключены ацидоз, кома, судороги. Глазное дно обычно нормальное, хотя бывает отёк диска зрительного нерва и может приводить к ошибочному диагнозу отравления метанолом. Рекомендуется больше пить воды и чаще высмаркивать, а работникам ледовых следить за утечкой антифризов с этиленгликолем, попадающих в воздух вместе с выхлопными газами от ледяных комбайнов [8]
5) SiH4. В условиях воды активированная силанизирующая жидкость силанов будет вступать в реакцию сама с собой и образовывать осадок, который как раз, таки образуется на поверхности льда. При падениях спортсменов остается на тканях одежды и затем в домашних условиях оказывает отравляющее действие. Поэтому сразу после похода на каток, рекомендуется стирать вещи. Именно пары силана после взаимодействия со льдом в добавок к минусовой температуре вызывает обморожение. Поэтому не оставляем руки открытыми и конечно же одеваемся теплее при длительном нахождении на арене (например, при работе).
В процессе работы мы выяснили:
- Многие химические вещества, входящие в состав льда (так называемые флюиды), при долгом нахождении на льду, а спортсмены, как раз таки, ежедневно его посещают, оказывают неблагоприятное влияние на организм. В частности, вызывают отравляющее действие и аллергию, как при вдыхании воздуха с парами веществ, так и при контакте со льдом. Некоторые из них могут вызвать тяжелую форму болезни, на фоне других заболеваний человека, так как не соответствуют нормам для жизнедеятельности человека.
- В связи с этим мы решили провести эксперимент и выяснили, что некоторые из веществ содержатся в слишком малых количествах, либо не содержатся вовсе (состав зависит от каждой ледовой арены). Но, тем не менее, содержания оставшихся веществ может хватить, чтобы нанести вред. Поэтому после изучения фактов о каждом веществе, мы разработали рекомендации для поддержки своего здоровья, а также огородили от серьезных заболеваний тех, кому не рекомендуется нахождение рядом с определенными веществами. С данными правилами, мне кажется, нужно ознакомиться каждому человеку лично самому, если он задумал поход на ледовые арены. Спортсмены из своего опыта чаще всего выполняют эти рекомендации, а работникам можно ознакомляться при приёме на работу. Материал, предоставленный мной, докажет пользу этих простых правил по защите здоровья.
Литература:
1. Конструкция ледового поля [Электронный ресурс] (rusem.ru)
2. Современные способы создания микроклимата крытых ледовых арен и катков — Студенческий научный форум [Электронный ресурс] (scienceforum.ru)
3. Процесс создания ледового покрытия для закрытых ледовых арен — тема научной статьи по химическим технологиям читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка [Электронный ресурс] (cyberleninka.ru)
4. [Электронный ресурс] https://medum.ru/e262i
5. [Электронный ресурс] https://mazacena.lv/ru/pishhevye-dobavki/e200-e299/241-sulfit-natrija-e221.html
6. [Электронный ресурс] https://meduniver.com/Medical/toksikologia/otravlenie_etilenglikolem.html MedUniver
7. Соловьев, Е. А. Спортивный лед в XXI веке: прошлое и настоящее... / Е. А. Соловьев. — Текст: электронный //: [сайт]. — URL: https://school-science.ru/4/11/205?ysclid=lutv2wiqte892814638 (дата обращения: 10.04.2024).
