Geum.ru

V. Литература 10

Вид материалаЛитература

Содержание


Определение предмета исследования.
Формулировка проблемы и способа ее решения.
Выдвижение гипотезы.
I. 2 Влияние избытка нитратов на здоровье человека
I. 3 Как обезопасить себя от отравления нитратами?
II. Методика обнаружения нитратов
Реактивы и оборудование
III. Результаты исследования
Обсуждение результатов.
IV. Выводы
Подобный материал:
МОУ «Синеутесовская средняя общеобразовательная школа»


ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ


ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИТРАТОВ В РАСТИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТАХ


Выполнил: учащийся 9 класса

Карташов Илья

Руководитель: учитель химии

Мочалова Л.С.


п.Синий Утес

2011 г


Содержание


Введение 3


I. Обзор литературы 4-5


I. 1 Роль нитратов в питании растений 4


I. 2. Влияние избытка нитратов на здоровье человека 4

I. 3. Как обезопасить себя от отравления нитратами 5


II. Методика обнаружения нитратов 6


III. Результаты исследования 7 – 8


IV. Выводы 9


V. Литература 10


Введение


Актуальность темы. Почему данная тема взята для исследования?


После изучения в школе темы «Нитраты» я узнал, что эти вещества являются двуликими: с одной стороны, они широко используются в народном хозяйстве в качестве азотных удобрений, пиротехнике, с другой стороны - они могут в избытке накапливаться в растительных продуктах и тем самым оказывать негативное воздействие на здоровье человека.

Поэтому мне стало интересно узнать о содержании нитратов в тех растительных продуктах, которые мы используем для питания.


Определение предмета исследования.


Для исследования было решено взять овощи из дома, овощи, купленные для школьной столовой и овощи и фрукты из магазинов.


Формулировка проблемы и способа ее решения.


Из литературы мы узнали, что накапливать большое количество нитратов способны растения, которые называются нитратонакопителями: капуста, кабачки, тыква, петрушка, укроп, свекла. Наличие избытка нитратов в растениях можно установить различными методами, например, выпускается индикаторная бумага «Индам», с помощью которой можно мгновенно определить избыток нитратов в растительной продукции. Однако мы не сумели найти ее в продаже и начали изучать химическую литературу по методикам определения нитратов.


Выдвижение гипотезы.


Мы предположили, что растительные продукты, которые мы употребляем в пищу, не содержат нитратов.


Цель работы:


Изучить содержание нитратов в растительных продуктах питания.


Задачи работы:

  1. изучение литературы о роли нитратов в питании растений и влиянии избытка нитратов на здоровье человека;
  2. отработка методики определения нитратов в растительных объектах
  3. анализ результатов и их оформление.



- 4 –

I. Обзор литературы

I. 1. Роль нитратов в питании растений

Нитраты – прекрасные азотные удобрения. Они необходимы для нормального питания растений. Основатель отечественной агрохимии Д.Н.Прянишников писал, что главным условием, определяющим среднюю высоту урожая в разные эпохи, была степень обеспеченности сельскохозяйственных культур азотом. Азот входит в состав жизненно важных соединений - аминокислот, белков, нуклеиновых кислот. Несмотря на то, что атмосфера Земли содержит колоссальное количество азота – 78%, растения не могут его взять. Для растений важен не атмосферный азот, а содержащийся в почве. В почве азот находится в связанном состоянии: в основном в виде солей азотной кислоты – нитратов (NaNO3 –натриевая селитра, Ca(NO3)2 – кальциевая селитра, NH4NO3 – аммиачная селитра) и солей аммония ((NH4)2 SO4 –сульфат аммония). Эти соли попадают в почву при внесении навоза, перегноя или азотных удобрений. Азотные удобрения вносят под все культуры, они увеличивают урожай.

Вопрос о влиянии содержания нитратов на растения хорошо изучен [ 1,5 ]

Недостаток азота. При недостатке азота в почве у растений наступает азотное голодание. Оно характеризуется задержкой роста из-за ограниченного образования белков, необходимых для формирования молодых клеток. Изменяется зеленая окраска листьев, так как задерживается образование хлорофилла. Листья приобретают бледно-зеленую окраску. Посветление и пожелтение листьев начинается с жилок и прилегающей части листовой пластинки более старых нижних листьев.

Избыток азота. Листья становятся темно-зелеными, крупными и сочными, цветение (и созревание плодов )задерживается.


I. 2 Влияние избытка нитратов на здоровье человека


При избытке нитратов в почве они полностью не перерабатываются, накапливаются в растительной продукции и попадают в организмы животных и человека. В желудочно-кишечном тракте нитраты превращаются в соли азотистой кислоты - нитриты, которые отравляют организм. Признаки отравления – слабость, головокружение, тошнота, расстройство желудка и т.д. снижается работоспособность человека, возможна потеря сознания. В крови увеличивается содержание молочной кислоты, холестерина, лейкоцитов, снижается количество белков. Нитриты могут вступать во взаимодействие с гемоглобином, образуя метгемоглобин, в котором железо окислено до Fe (III). Это вещество, угнетающее дыхательный центр, так как не способно переносить кислород.

Специалисты сельского хозяйства совершают ошибку, внося избыток нитратов в почву для увеличения массы продукции (крупные арбузы, помидоры ), так как это опасно для здоровья человека.

Другой путь поступления нитратов в организм человека связан с пищевыми добавками- консервантами [ 2, 4 , 6 ].

Химическое консервирование пищевых продуктов имеет в своем арсенале много веществ, часть из них – нитраты и нитриты.

Нитрат натрия (Е 251) и нитрат калия ( Е 252) разрешены в использовании в смеси с поваренной солью (предотвращение развития в продуктах микроорганизмов, для придания красивого (не серого) цвета колбас). Применяются в изготовлении сыров, мясных и рыбных продуктов. Некоторые государства отказываются от добавления нитратов в мясопродукты из-за их неконтролируемого превращения в нитриты

Нитрит калия (Е 249) и нитрит натрия (Е 250) чрезвычайно ядовиты . летальная доза составляет 32 мг на 1 кг массы тела, то есть около 2 грамм.[ 4 ].


- 5 -

I. 3 Как обезопасить себя от отравления нитратами?


Опасность отравления нитратами действительно существует. Ее можно избежать, следуя следующим советам: [ 6 ]

  1. Нитраты химически активны и даже при обычном хранении их содержание в плодах быстро уменьшается. При мытье и чистке теряется 10-15%, при варке 40-705 нитратов;



  1. Не стоит увлекаться внесезонными тепличными овощами, например употребление в пищу 2 кг тепличных огурцов за один прием может вызвать опасное для жизни отравление. Часто происходит отравление арбузами и дынями, которые вообще не рекомендуется покупать раньше конца августа;



  1. Нитраты хорошо растворимы в воде, поэтому свеклу, кабачки, картофель, капусту, тыкву и другие овощи перед приготовлением необходимо нарезать кубиками и 2-3 раза залить водой, выдерживая в ней по 5-10 мин;



  1. Варка овощей , квашение , соление уменьшают содержание нитратов, а сушка, наоборот, повышает;



  1. Очищенный картофель лучше залить на сутки 1% раствором поваренной соли или аскорбиновой кислоты;



  1. У капусты необходимо снимать верхние кроющие листья и выбрасывать кочерыжку;



  1. У свеклы и моркови нужно срезать верхнюю и нижнюю части корнеплоды;



  1. Огурец нужно очищать от кожицы и отрезать у него хвостик;



  1. Имейте ввиду, что самое высокое содержание нитратов (мг/кг) отмечается в свекле (200-4500), капусте (600-3000), салате (400-2900), петрушке (1700-2500);



  1. Нитраты накапливаются [Г.В.Пичугина ] в частях растения:

А) у капусты – в кочерыжке

Б) у моркови – в сердцевине

В) у огурцов и кабачков – в кожуре

Г) у зеленых культур – в стеблях


ВОЗ считает допустимым содержание нитратов в продуктах до 300 мг на 1 кг сырого вещества (или 45мг на 1 л сока).


- 6 -


II. Методика обнаружения нитратов


Традиционный реактив для обнаружения нитрат- ионов в срезах растений – ароматический вторичный амин – дифениламин ( (C6H5)2 NH ) , растворенный в концентрированной серной кислоте. Дифениламин окисляется нитрат-ионами до продукта, имеющего темно-синее окрашивание.

Мы изучили несколько подходов к методикам обнаружения нитрат-ионов.

1. Н.Л.Харьковская. Анализ воды из природных источников//Химия в школе, 3,1997,с 62.

Реактив: 1г дифениламина растворить в 100мл серной кислоты плотностью 1,84. Условия проведения реакции:

1) рн  7,0

2) температура комнатная.

Выполнение анализа. К 1 мл пробы воды по каплям вводят реагент.

Цвет

Концентрация

Бледно-голубое окрашивание
 0,001 мг/л

Голубое окрашивание
 1 мг/л

Синее окрашивание

100мг/л

ПДК NO3 -
40-45 мг/л



2. Т.И.Дорофеева. Эти двуликие нитраты.//Химия в школе,5,2002,с 45

Методика обнаружения нитратов в растительных объектах.

Реактивы и оборудование: раствор дифениламина в серной кислоте (0,1г дифениламина на 10мл крепкой серной кислоты) в темной склянке; пипетка, ступка с пестиком, предметное стекло, стеклянная палочка, растительные объекты.

Кусочек растительного объекта растирают пестиком в ступке. Каплю полученного растительного сока помещают на предметное стекло и добавляют в него несколько капель раствора дифениламина. По изменению окраски судят о содержании нитратов; при отсутствии нитратов сок не изменяет цвет; при небольшом количестве нитратов появляется светло-голубая окраска, а при большом количестве нитратов – темно-синяя.


3. Т.Н.Иванова. элективный курс «Химия и экология»//Химия в школе,7,2010,с28.

Автор предлагает определять нитрат-ионы двумя способами:

1) определение нитратов в воде, фруктах и овощах в домашних условиях (риванольный способ);

2) определение нитратов в химической лаборатории (дифениловый способ).

(аналогичный способу, предложенному Т.И.Дорофеевой)


Таблетки риванола мы не смогли купить в аптеках г.Томска. Поэтому мы применили методику Т.И.Дорофеевой, взяв из методики Н.Л.Харьковской таблицу соответствия цвета исследуемого образца с концентрацией NO3 -.

Регистрировали результаты с помощью цифрового фотоаппарата..

Первоначально мы отжимали сок растений в химические стаканы и пробовали приливать дифениламин. Из-за большого количества сока, особенно, непрозрачного, мы не могли увидеть результаты. Методом проб мы отработали капельную методику: каплю растительного сока помещали на предметное стекло, помещенное на белый лист бумаги, капали каплю дифениламина и фотографировали. Эта методика проведения опыта дала большую наглядность, многократно проверенная , показала достоверность.


- 7 –

III. Результаты исследования


Мы обследовали 26 растительных объектов.

Таблица 1

Результаты анализа растительных объектов на содержание в них нитрат- ионов


№
Наименование растений
Место произрастания или реализации
Окраска

Содержание NO3 --

Сравнение с П.Д.К.

(45 мг/л)

1
Капуста белокочанная
Тегульдетский район
Темно-синяя
 100 мг/л
Превышает

2
Картофель

Тегульдетский район
--
 0, 001мг/л
Не достигает

3
Лук репчатый
Тегульдетский район
--
 0, 001мг/л
Не достигает

4
Чеснок озимый

Тегульдетский район
Темно-синее
 100 мг/л
Превышает

5
Чеснок яровой
Тегульдетский район
--
 0, 001мг/л
Не достигает

6
Морковь

Тегульдетский район
--
 0, 001мг/л
Не достигает

7
Свекла столовая
Тегульдетский район
Темно-синее
 100 мг/л
Превышает

8
Картофель

Синий Утес

--
 0, 001мг/л
Не достигает

9
Морковь

Синий Утес
--
 0, 001мг/л
Не достигает

10
Лук репчатый
Синий Утес
--
 0, 001мг/л
Не достигает

11
Свекла столовая
Синий Утес
Темно-синее
 100 мг/л
Превышает

12
Петрушка листовая
Магазин

Темно-синее
 100 мг/л
Превышает

13
Банан
Магазин

--
 0, 001мг/л
Не достигает

14
Лук - перо
Магазин

Бледно-голубая
 0,001мг/л
Не достигает

15
Цветная капуста
Магазин

Голубая

 1 мг/л
Не достигает

16
Кабачок

Магазин

Темно-синее
 100 мг/л
Превышает

17
Капуста белокочанная
Рынок

Темно-синее
 100 мг/л
Превышает

18
Капуста брокколи

(замороженная)
Магазин

---
 0, 001мг/л
Не достигает

19
Яблоко

Магазин

---
 0, 001мг/л
Не достигает

20
Сосиски молочные

(Томский свинокомплекс)
Магазин

---
 0, 001мг/л
Не достигает

21
Картофель
Дача 41 км (близ Межениновки)
Темно-синее
 100 мг/л
Превышает

22
Свекла столовая
Дача 41 км (близ Межениновки)
Темно-синее
 100 мг/л
Превышает


23
Морковь

Дача 41 км (близ Межениновки)
Синее

 100 мг/л
Превышает

24
Морковь

Алтай

---
 0, 001мг/л
Не достигает

25
Картофель

Алтай

---
 0, 001мг/л
Не достигает

26
Свекла столовая

Алтай

Темно-синее
 100 мг/л
Превышает

27
Лук репчатый
Алтай

Голубое

= 1 мг/л
Не достигает


Обсуждение результатов.


Из данных таблицы 1 следует, что часть овощей показала значительное превышение П.Д.К. по содержанию нитратов: это капуста белокочанная, свекла столовая, зеленые овощи. Полученные нами данные о растениях-нитратонакопителях совпадают с литературными данными [3,5], где первое место принадлежит свекле столовой , затем капусте белокочанной и далее- зеленым овощам.




Рис 1. Обнаружение нитратов с помощью дифениламина


Чтобы понять причины этого, мы выяснили у их владельцев условия выращивания.

Оказалось, что:
  • овощи из Тегульдетского района выращивались на огороде с обильным внесением в почву навоза;
  • овощи с 41 км близ Межениновки выращивались на участке, где под овощи вносился куриный помет;
  • овощи из магазинов выращены зимой в теплицах, по-видимому, с излишним содержанием минеральных удобрений

Эти данные объясняются тем фактом, что несвоевременное внесение навоза, особенно в избыточных дозах, приводит к тому, что поступившие в растения минеральные соединения азота не успевают полностью превратиться в белковые [ 5 ].

Выясним причины накопления нитратов в овощах. В разные периоды вегетации ход процессов обмена азотистых веществ протекает по-разному. Наиболее интенсивно азот поглощается во время роста и развития стеблей и листьев. При созревании семян потребление азота из почвы практически прекращается. Белковые соединения, синтезированные в вегетативных частях растения, подвергаются гидролизу, продукты которого оттекают в репродуктивные органы, где вновь используются для синтеза белка. Нитраты, которые поступили в этот период в растение, не превращаются в белки, а накапливаются в неизменном виде. [5 ].

В норме плоды, достигшие полной (биологической ) зрелости, уже не содержат нитратов – произошло полное превращение соединений азота в белки. Но у многих овощей ценится именно незрелый плод (огурцы, кабачки). Вот почему накопителями нитратов выступает капуста белокочанная, лук, петрушка, кабачки, свекла! Они как бы находятся в состоянии активной вегетации.

Удобрять такие культуры азотными удобрениями желательно не позднее чем за 2-3 недели до уборки урожая. Кроме того, полному превращению нитратов в белки препятствует плохая освещенность, избыточная влажность и несбалансированность питательных элементов (недостаток фосфора и калия)


- 9 -


IV. Выводы

  1. Овощи, выращенные на огородах с внесением в почву излишка навоза , куриного помета, минеральных удобрений , показали повышенное содержание нитратов;



  1. С огорода в п.Черный Яр (Тегульдетский район) с повышенным содержанием нитратов оказались : капуста белокочанная, чеснок озимый, свекла столовая;



  1. С участка на 41 км (около Межениновки Томский район) с повышенным содержанием нитратов оказались: картофель, свекла столовая, морковь;



  1. С участка в п.Синий Утес (Томский район) с повышенным содержанием нитратов оказалась свекла столовая;



  1. Среди овощей, привезенных с Алтая, с повышенным содержанием нитратов оказалась свекла столовая;



  1. Повышенное содержание нитратов показали овощи из магазинов, выращенные зимой в теплицах: петрушка листовая, кабачки, капуста белокочанная.



  1. Следует соблюдать правила обращения с овощами, чтобы не получить нитратного отравления



  1. Для выращивания овощей необходимо знать агротехнику, чтобы избежать нитратной продукции, а именно: прекращать подкормку растений азотными удобрениями не позднее 2-3 недель до уборки урожая, правильно поливать и освещать.



- 10 -


V. Литература

  1. Баранчикова Л.А. Растения рассказывают / Биология, 24,2010,с27
  2. Дорофеева Т.И. Эти двуликие нитраты /Химия в школе, 5,2002,с 43- 45
  3. Иванова Т.Н. Элективный курс «Химия и экология»/ Химия в школе,7, 2010, с 28
  4. Кролевец А.А. Консерванты в пищевой промышленности /Химия в школе, 1,2007, с 7- 11
  5. Пичугина Г.В. Обобщение знаний о превращении соединений азота в почве и в растениях /Химия в школе, 7, 1997,с 31
  6. Русецкая О.П. Пища, которую мы едим / Химия в школе, 5,2008, с 19-24
  7. Харьковская Н.Л. Анализ воды из природных источников /Химия в школе, 3,1997,с 62