XI районная научно – практическая конференция старшеклассников
«Поиск. Исследование. Открытие».
Определение нитратов в овощах, выращенных на пришкольном участке
Выполнил:
Григорьев Владислав,
ученик 8 «А» класса
МОУ
«Новомальтинская СОШ №13»
Руководитель:
Геруцкая
Виктория Дмитриевна,
учитель химии, биологии
МОУ
«Новомальтминская СОШ №13»,
первая
квалификационная категория
Новомальтинск
2010
Аннотация
Общеизвестно, что самое дорогое у человека – это его
здоровье, которое невозможно купить и которое во многом зависит от правильного
питания. Продукты, употребляемые в пищу, должны быть здоровыми и чистыми от
таких веществ как нитраты и нитриты, так как они обладают высокой токсичностью
для человека
Объектом
исследования являются образцы овощей с пришкольного участка МОУ
«Новомальтинская СОШ №13».
Определение нитратов в овощах осуществляли по методу
Церлинг, используя раствор дифениламина в серной кислоте.
Цель данной работы - установить, можно ли выращенные
на пришкольном участке овощи употреблять в пищу.
В представленной работе содержится информация о действии
нитратов на организм человека, рассмотрены причины накопления нитратов в
растениях, указано их распределение в различных частях и органах растений, а
также способы устранения вредных веществ из употребляемых в пищу овощей.
В ходе проведенных исследований установлено, что
нитраты в овощах учебно–опытного участка МОУ «Новомальтинская СОШ №13» не
обнаружены, или обнаружены в очень низкой концентрации. Следовательно,
выращенные нами овощи можно использовать в пищу.
Владение
данной информацией поможет правильно питаться и сохранить свое здоровье на
долгие годы.
План исследований
Проблема: можно ли овощи, выращенные на
пришкольном участке употреблять в пищу без вреда для своего здоровья.
Гипотеза: так как органические удобрения
вносили в почву на участке в 2005 году, содержание нитратов в овощах должно
быть в норме или ниже нормы.
Цель: установить, можно ли выращенные на
пришкольном участке овощи употреблять в пищу.
Задачи:
- Изучить
литературу по исследуемому вопросу;
- Рассмотреть
действие нитратов на организм человека;
- Выявить
причины накопления нитратов в растениях;
- Определить,
содержатся ли в образцах овощей с пришкольного участка вредные для
здоровья нитраты;
- Подтвердить
полученные результаты в филиале ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Иркутской
области» в г. Усолье-Сибирское;
- Выяснить
способы снижения вреда нитратов в растениях на организм человека;
- Сделать
выводы о возможности употребления овощей в школьной столовой и использования
органических и минеральных удобрений на пришкольном участке.
Объект исследования
Проживание
в сельской местности и занятие земледелием и растениеводством определило объект
нашего исследования: овощи, выращенные на пришкольном участке МОУ
«Новомальтинская СОШ №13» (Приложение I, Рис.1).
Описание метода исследования
Для проведения качественной пробы на присутствие нитратов в
овощах использовали метод Церлинг, описанный в учебном пособии по
факультативному курсу «Химия в сельском хозяйстве» А.А.Сударкиной, И.И.Евсеевой
и А.Н.Орловой.
Для анализа брали корнеплоды свеклы, моркови, картофеля;
плоды огурцов, томатов, кабачков, тыквы; листья капусты; зелень петрушки,
укропа, лука. Используемые реактивы: 1%-ый раствор дифениламина в
концентрированной серной кислоте, дистиллированная вода. Работу проводили в два
этапа: в августе и перед сбором урожая в сентябре. При анализе по интенсивности
синего окрашивания делали вывод о наличии нитратов в овощах. Определение
нитратов по методу Церлинг основано на реакции окисления дифениламина этими
солями, в результате которой появляется синее окрашивание.
Ход анализа
- Образцы
овощей (корнеплоды свеклы, моркови, картофеля; плоды кабачков, тыквы;
листья капусты; зелень петрушки, укропа, лука) растерли в ступке
(Приложение I, Рис.2).
- Разбавили
полученные соки дистиллированной водой в соотношении 1:4, профильтровали
(Приложение II, Рис.3).
- Нанесли
по капле испытуемого раствора на предметные стекла, добавили по капле
раствора дифениламина в серной кислоте (Приложение II,
Рис.4).
4. По синему
окрашиванию сделали вывод о наличии нитратов в овощах.
Библиография
- Кукушкин Ю.Н. Химия
вокруг нас: Справ. Пособие.-М.: Высшая школа, 1992.
- Сударкина А.А. и
др. Химия в сельском хозяйстве: Учебное пособие по факультатив. курсу для
учащихся 9 кл.средней шк./А.А.Сударкина, И.И.Евсеева, А.Н.Орлова.-0М.:
Просвещение, 1986.
- Экология,
окружающая среда и человек: Учебное пособие для ВУЗов, ср.шк и колледжей.
- М.: ФАИР – пресс, 2000.
Научная статья
Общеизвестно, что самое дорогое у человека – это его
здоровье, которое невозможно купить и которое во многом зависит от правильного
питания. Недаром существует пословица: «Скажи мне, что ты ешь, и я скажу тебе,
чем ты болеешь». Во всем мире врачи и диетологи твердят нам о том, что для
здоровья необходимо употреблять в пищу как можно больше овощей и фруктов. Невозможно
с ними не согласиться, но овощи и фрукты тоже должны быть здоровыми и чистыми
от таких веществ как нитраты и нитриты.
Для развития и роста растению необходимо много различных
химических элементов. Основным из них является азот. Он входит в состав всех
белков - главной части протоплазмы растительных клеток. Азот также находится в
нуклеиновых кислотах (рибонуклеиновая кислота – РНК и дезоксирибонуклеиновая
кислота – ДНК), а они играют исключительно важную роль в обмене веществ. Азот
содержится в хлорофилле, алкалоидах, некоторых витаминах, ферментах и многих
других органических веществах растительных клеток.
Главным источником азота для питания растений служат соли
азотной кислоты и аммония. Поступившие в растение минеральные соединения азота
проходят сложный цикл превращений:
NO3-
→ NO2- → NO → NH2OH → NH3
нитрат – ион нитрит – ион оксид азота (II)
гидроксиламин аммиак
Образующийся
аммиак взаимодействует с органическими кислотами, в результате получаются
аминокислоты, которые затем входят в состав белковых молекул:
NH3 + органическая кислота → аминокислота
Русский
ученый Д.М.Прянишников назвал аммиак альфой и омегой в питании растений. В
зависимости от интенсивности азотного обмена в разных частях растения
происходит перераспределение азота. В стареющих органах растения, в основном в
листьях, происходит распад белков и передвижение продуктов распада в молодые
растущие органы растения, где они снова служат основой для синтеза белковых
соединений.
Все почвы мира содержат 150 млрд. т азота в различных
соединениях. Даже самые бедные дерново-подзолистые почвы в пахотном слое
содержат 2 – 4 т азота на гектар, а чернозем содержит 20 – 30 т. Разлагаясь,
соединения отдают азот постепенно, способствуя непрерывности плодородия. Кроме
того, непрерывно осуществляется круговорот азота в природе (Приложение III, Рис.5).
Если средний мировой сбор урожая всех сельскохозяйственных
культур принять за 1 млрд. т, из почвы с ним уносится 25 млн. т азота, а
возвращается в почву сравнительно мало, что видно из данных: а) связывается при
грозах около 300 г азота на 1 га; б) накапливается различными бобовыми
культурами от 60 до 400 кг азота на 1
га; в) в процессе гниения органических остатков азот освобождается медленно, и
часть его улетучивается в воздух. Именно поэтому при земледелии необходимо
использовать дополнительные источники нитратов для питания растений. С этой
целью на пришкольном участке в 2005 году вносили в почву органическое удобрение
– птичий помет, а ежегодно проводится севооборот (чередование бобовых культур и
овощей) (Приложение IV, Рис.6).
При недостаточном поступлении веществ, содержащих азот,
растения развиваются слабо, особенно это сказывается на развитии листьев
(Приложение IV, Рис.7). Листовая пластинка таких растений
уменьшена в размерах, цвет листьев бледно-зеленый, все растение имеет
карликовый, недоразвитый вид (Приложение V, Рис.8). Нижние
листья начинают преждевременно желтеть, при высыхании имеют светло-бурый или
желтый цвет. Хорошее питание растений азотом оказывает существенное влияние на
интенсивность синтеза органических веществ в растении.
Однако избыточное количество нитратов не успевает восстанавливаться
в растении и, попадая в организм человека, оказывает неблагоприятное
воздействие на него. Интенсивное применение во многих регионах азотных и
калийных удобрений привело к появлению проблемы нитратов, загрязняющих пищевые
продукты. Впервые о ней заговорили в нашей стране в 70-х годах, когда в
Узбекистане случилось несколько массовых желудочно-кишечных отравлений арбузами
при их чрезмерной подкормке аммиачной селитрой. Сейчас общеизвестно, что
нитраты обладают высокой токсичностью для человека и сельскохозяйственных
животных. При изучении медицинской литературы выяснилось, что:
- Нитраты
под воздействием фермента нитратредуктазы восстанавливаются до нитритов,
которые взаимодействуют с гемоглобином крови и окисляют в нем 2-х
валентное железо в 3-х валентное. В результате образуется вещество
метгемоглобин, который уже не способен переносить кислород. Поэтому
нарушается нормальное дыхание клеток и тканей организма (тканевая гипоксия),
в результате чего накапливается молочная кислота, холестерин, и резко
падает количество белка.
- Особенно
опасны нитраты для грудных детей, так как их ферментная основа
несовершенна и восстановление метгемоглобина в гемоглобин идет медленно.
- Нитраты
способствуют развитию патогенной (вредной) кишечной микрофлоры, которая
выделяет в организм человека ядовитые вещества токсины, в результате чего
идет токсикация, то есть отравление организма. Основными признаками
нитратных отравлений у человека являются: синюшность ногтей, лица, губ и
видимых слизистых оболочек; тошнота, рвота, боли в животе; понос, часто с
кровью, увеличение печени, желтизна белков глаз; головные боли, повышенная
усталость, сонливость, снижение работоспособности; одышка, усиленное сердцебиение,
вплоть до потери сознания.
- Нитраты
снижают содержание витаминов в пище, которые входят в состав многих
ферментов, стимулируют действие гормонов, а через них влияют на все виды
обмена веществ.
- При
длительном поступлении нитратов в организм человека уменьшается количество
йода, что приводит к увеличению щитовидной железы.
- Нитраты
сильно влияют на возникновение раковых опухолей в желудочно-кишечном
тракте у человека.
- Нитраты
способны вызвать резкое расширение сосудов, в результате чего понижается
кровеносное давление.
Верхняя граница нормы нитратов на одного человека в день в
России – 325мг, в то же время как по рекомендации Всемирной организацией
здравоохранения (ВОЗ) она не должна превышать 220 мг. При потреблении
экологически чистых продуктов человек без ущерба для здоровья получает в сутки,
примерно 100 – 200 мг нитратов, причем 60 – 70% их – с овощами, а 10 – 20% - с
водой. В зерне, ягодах, фруктах, мясе, рыбе нитратов мало. Наиболее интенсивно
накапливают нитраты овощи, плоды и фрукты. По этой способности их делят на три
группы:
1.
с высоким содержанием (до 5000мг/кг сырой массы):
салат, шпинат, свекла, укроп, листовая капуста, редис, зеленый лук, дыни,
арбузы;
2.
со средним содержанием (300 – 600 мг): цветная
капуста, кабачки, тыквы, репа, редька, белокочанная капуста, хрен, морковь,
огурцы;
3.
с низким содержанием (10 – 80мг): брюссельская
капуста, горох, щавель, фасоль, картофель, томаты, репчатый лук, фрукты и
ягоды.
Для
овощей и фруктов установлены значения предельно допустимых концентраций
нитратов (Приложение V, Таблица 1).
Содержание
нитратов в овощах зависит от почвенно-климатических условий, биологических
особенностей растений, агротехнических приемов, сортов, условий освещения,
сбалансированности по основным элементам питания, обеспеченности почвы
микроэлементами, сроков посева и уборки овощей и ряда других факторов, частью
которых можно управлять. Причины накопления нитратов в растениях следует
рассматривать в комплексе. Источником избыточного накопления могут быть не
только удобрения, но и естественные запасы азота в почве. Накопление нитратов в
овощной продукции возрастает при неблагоприятных погодных условиях: в годы с
холодным и пасмурным летом поглощенные из почвы нитраты не полностью
расходуются на построение органических соединений и аккумулируются в тканях
растений в свободной форме. Однако постоянное повышение температуры в течение
вегетационного периода также способствует повышению концентрации нитратов в
овощах. Степень освещенности растений оказывает значительное влияние на процесс
аккумуляции нитратов: при плохой освещенности и недостатке солнечной радиации
содержание нитратов в овощах резко увеличивается. Поэтому очень важно не
загущать посевы и посадки овощных культур и поддерживать чистоту стекол в
теплицах. В условиях хорошей обеспеченности влагой накопление нитратов в овощах
усиливается, а при длительном недостатке – снижается. Содержание нитратного
азота в овощах увеличивается при несбалансированности минерального питания, при
внесении высоких доз азотного удобрения весной и при проведении поздних
подкормок азотом. В овощной продукции летних посевов нитратов содержится
больше, чем при весенних посевах. Это, вероятнее всего связано с большей
интенсивностью солнечной освещенности летом, а также с изменением концентрации
азота в почве после весеннего внесения азотных удобрений.
Как самостоятельно определить, есть ли нитраты в овощах,
которыми мы питаемся в школьной столовой? Для решения данного вопроса мы
использовали метод Церлинг.
В
этом году на пришкольном участке выращивались следующие культуры (Приложение VI, Рис.9, 10):
1.
Огурцы «Либелле», «Изящный»
2.
Помидоры «Бычье сердце», «Черный принц»,
«Буденовка», «Перцевидные», «Макс», «Пальчики»
3.
Морковь «Королева осени», «Лосиноостровская»
4.
Свекла «Детройт», «Цилиндра»
5.
Перец «Калифорнийское чудо», «Желтое чудо»
6.
Капуста «Трансфер», «Казачок»
7.
Кабачки «Грибовские»
8.
Патиссоны
9.
Тыква
10. Картофель
11. Фасоль
12. Горох
13. Чеснок
14. Лук-батун
15. Петрушка
16. Укроп
В течение лета за растениями осуществлялся уход: поливка,
прополка, рыхление почвы, прореживание и т.д. (Приложение VII, Рис 11,12). В этом году ни минеральные, ни органические удобрения в
почву не вносили. По внешнему виду растений на нашем участке можно сделать
вывод, что нитраты присутствуют в почве в достаточном количестве (Приложение VIII, Рис.13, 14). Для анализа мы взяли образцы свеклы, моркови, картофеля,
плоды огурцов, томатов, кабачков, тыквы, листья капусты; зелень петрушки,
укропа, лука. Данные, полученные в результате проведенного исследования, были
внесены в таблицу (ПриложениеIX, Таблица 2).
Для того, чтобы проверить достоверность результатов нашего
исследования, образцы некоторых овощей (свекла, картофель, морковь, капуста)
были направлены в филиал ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Иркутской
области» в г. Усолье-Сибирское. Специалисты подтвердили данные нашего
исследования. Обнаруженные в овощах нитрат-ионы содержатся в допустимых
концентрациях и поэтому могут использоваться для приготовления различных блюд в
школьной столовой.
Выводы по проведенной работе
В
ходе проведенного исследования:
- Изучили
имеющуюся в школьной и районной библиотеке литературу по исследуемому
вопросу, проанализировали Интернет-источники;
- Рассмотрели
действие нитратов на организм человека;
- Выявили
причины накопления нитратов в растениях;
- Определили,
содержатся ли в образцах овощей с пришкольного участка вредные для
здоровья нитраты;
- Установили,
что количество нитратов в различных частях и органов растений неодинаково.
У листовых овощей нитраты накапливаются в основном в черешках и жилках
листьев. Содержание вредных веществ в плодах кабачка уменьшается от
плодоножки к верхушке. В кончиках корнеплодов моркови и свеклы, сердцевине
моркови было обнаружено большее содержание нитратов, чем в верхушке и
кожице. Верхние листья капусты содержат нитратов примерно в 2 раза больше,
чем внутренние, а наибольшее количество нитратов накапливается в кочерыжке
(при действии раствора дифениламина в серной кислоте появляется устойчивое
синее окрашивание). У картофеля более низкий уровень нитратов в мякоти
клубня по сравнению с сердцевиной;
- Узнали,
что в зеленых плодах, то есть в период роста растений, содержание нитратов
выше, чем в спелых;
- Сделали
вывод, что овощи с пришкольного участка можно употреблять в пищу;
- Так
как нитраты в наших овощах не обнаружены, или обнаружены в очень низкой
концентрации, то в весенний период можно внести в почву минеральные или
органические удобрения.
Заключение
Проблема
токсичного накопления нитратного азота в сельскохозяйственной продукции и
вредного воздействия его на человека на современном этапе является одной из
наиболее острых и актуальных. Решением этого вопроса заняты многие научно –
исследовательские учреждения всего мира. Чтобы обезопасить себя от действия
этих вредных веществ, важно знать не только в каких растениях, в каких их
органах и частях содержатся в основном нитраты, но и как уменьшить содержание
этих ядовитых для организма веществ.
Качество
овощей можно значительно улучшить, соблюдая ряд несложных приемов, к которым
можно отнести оптимизацию минерального питания, подбор сортов, поддержание определенной
освещенности растений, обработку и режим увлажнения почвы, сроки посева и
уборки урожая. Термическая обработка овощей, квашение, соление, вымачивание в
теплой воде, правильная чистка и хранение помогут снизить содержание нитратов в
продукции с вашего огорода. Сушка, приготовление пюре и соков, наоборот,
повышают концентрацию вредных веществ.
Владение
данной информацией поможет правильно питаться и сохранить свое здоровье на
долгие годы.
аудиоформат
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.