«Исследование содержания нитратов в продуктах растениеводства, реализуемых в городе Москве»

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

школа «МАРЬИНА РОЩА ИМЕНИ В. Ф.ОРЛОВА»

(Старомарьинское шоссе, 5)

«Исследование содержания нитратов в

продуктах растениеводства, реализуемых

в городе Москве»

Авторы:

ученики 10 класса «А3»

Чичинадзе Владимир

Липецкая Елизавета

Руководитель:

учитель химии

Москва 2018

Содержание

Стр.

Введение_____________________________________________________________3

1. Обзор литературы____________________________________________________3

1. 1. Азот в природе и его превращения. ___________________________________3

1.2. Влияние соединений азота на организм человека________________________4

1.3. Биологическая и сортовая специфика культур _________________________5

2. Материалы и методы_________________________________________________6

2.1. Полуколичественный метод определения нитратов с использованием

дифениламина _____________________________________________________6

2.2. Определение содержания нитратов в овощах и фруктах с помощью раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте________________________6

2.3. Первый этап эксперимента___________________________________________7

2.4. Второй этап эксперимента___________________________________________7

3. Результаты и их обсуждение___________________________________________8

3.1. Результаты исследования и выводы____________________________________8

4. Список литературы___________________________________________________8

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

5. Приложения_________________________________________________________10

Роль азота в жизни растений и животных довольно неоднозначна. С одной стороны, это важнейший питательный элемент, необходимый для нормальной жизнедеятельности растений, но с другой стороны – высокое содержание нитратов в растительной продукции влияет на её качество, и способно вызывать отравление при её употреблении в пищу. В работе обозначается проблема: насколько нитраты вредны для здоровья? Почему их нужно опасаться? Можно ли в домашних условиях снизить содержание нитратов в овощах и фруктах, купленных в магазине? Перечисленные факты определяют актуальность темы данной исследовательской работы, целью которой является разработка рекомендаций по уменьшению содержания нитратов в продукции растениеводства, реализуемых в городе Москве. В работе используется полуколичественный метод определения нитратов с использованием дифениламина. Сущность метода состоит в визуальной оценке окрашенных соединений, образующихся при взаимодействии нитратов с дифениламином. В конце работы сделаны соответствующие выводы и определены некоторые способы по уменьшению количества нитратов и разработаны рекомендации по защите организма от нитратов.

Введение

С давних времен люди задумывались о значении питания для организма. «Ты есть то, что ты ешь», - говорили древние философы. Иван Мечников предполагал, что преждевременное старение и умирание возникает из-за того, что люди потребляют в пищу продукты плохого качества, хотя могут прожить 120-150 лет. В последнее время заметно возросло внимание к вопросам здоровья населения страны, а особенно учащихся. Люди стали задумываться над актуальностью вопроса о вреде, наносимом нитратами, содержащимися в овощах и фруктах.

Нитраты – широко распространенные в окружающей среде соли азотной кислоты, сосредоточенные, в основном, в воде и почве. Роль азота в жизни растений и животных довольно неоднозначна. С одной стороны, это важнейший питательный элемент, необходимый для нормальной жизнедеятельности растений, но с другой стороны – высокое содержание нитратов в растительной продукции влияет на её качество, и способно вызывать отравление при её употреблении в пищу. Нас заинтересовали некоторые опросы: насколько нитраты вредны для здоровья? Почему их нужно опасаться? Можно ли в домашних условиях снизить содержание нитратов в овощах и фруктах, купленных в магазине? Перечисленные факты определяют актуальность темы нашей исследовательской работы: «Исследование содержания нитратов в овощах»

Цель исследования: разработать рекомендации по уменьшению содержания нитратов в продукции растениеводства.

Задачи исследования:

изучить проблему загрязнения продуктов растениеводства нитратами, их влияния на здоровье людей в различных в литературных источниках; определить содержание нитратов в овощах, фруктах и зелени, реализуемых в наиболее крупных супермаркетах и рынках города; определить способы, уменьшающие содержание нитратов в продуктах питания;

Объект исследования: овощи и фрукты

Предмет исследования: содержание нитратов в овощах и фруктах

Гипотеза: исследование содержания нитратов в овощах и фруктах, в городе Москве, поможет определить уровень их загрязненности и разработать предложения, способствующие снижению риска отравления нитратами.

1. Обзор литературы.

1. 1. Азот в природе и его превращения.

Азот является одним из основных элементов для всего живого. При расщеплении белков и элементов, содержащих азот, в процессе круговорота веществ в природе, выделяется аммиак. Азотобактеры окисляют его до нитратов, которые в дальнейшем превращаются в нитриты. Далее денитрифицирующие бактерии превращают нитриты в азот, который, в свою очередь, попадает в атмосферу. Затем азот поступает в почву с различными видами удобрений, остатками растений и солями, содержащимися в дождевой воде.

Азот – один из важнейших элементов питания, необходимый для нормального развития растений. Присутствует в белках (до 16 - 18% их массы), хлорофилле, нуклеиновых кислотах, алкалоидах, нуклеопротеидах, гемоглобине. Соединения азота играют важную роль в процессах фотосинтеза, образования новых клеток, обмена веществ, а также в увеличении продуктивности растениеводства и улучшении белкового питания человека, в образовании почвенного покрова и его плодородия.

Азот является дефицитным элементом для растений и животных, т. к растения способны использовать лишь минеральный азот, а животные могут использовать только азот органического происхождения. Азот из атмосферы могут усваивать только некоторые микроорганизмы.

По данным Института питания Академии медицинских наук России, на душу населения в год потребляется от 128 до 146 кг продуктов растениеводства. Поэтому продукты растительного происхождения играют важную роль в пищевой промышленности. Для обеспечения производства достаточного количества продуктов используют современные агротехнические приемы, применяют различные химические средства для регулирования роста, борьбы с вредителями и болезнями, вносят минеральные удобрения. С одной стороны, это повышает урожайность, но с другой стороны, возникает проблема обеспечения химической безопасности и качества продуктов.

Содержание в овощах и фруктах нитратов зависит от многих факторов, большинством из которых можно манипулировать. К основным факторам, влияющим на накопление нитратов в овощах, относятся сортовые признаки и биологические особенности растений, уровень плодородия почвы, температура, влажность почвы и воздуха, интенсивность и продолжительность освещения, технология выращивания растений. Уровень накопления нитратов, не использованных в биосинтезе органических соединений, в растительной продукции характеризует ее пригодность в пищу.

1.2.Влияние соединений азота на организм человека

Почему же нитраты так токсичны для организма? В желудочно-кишечном тракте из нитратов образуются нитриты, затем, попадая в кровь, нитриты окисляют Fe2+ до Fe3+, образуется метгемоглобин, который не переносит кислород.

При взаимодействии азотсодержащих производных с нитратами образуются различные нитросоединения, обладающие мутагенными и токсичными свойствами. При приеме высоких доз нитратов с питьевой водой или продуктами питания через 4-6 ч возникает тошнота, отдышка, посинение слизистых, а также головокружение, слабость, боли в голове, учащенное сердцебиение. Долгое употребление в пищу продуктов и воды, содержащих нитраты, может вызвать нарушение работы щитовидно железы, аллергию, привести к появлению многочисленных болезней в результате нарушения обмена веществ, нервной системы и опорно-двигательного аппарата. Первая медицинская помощь при отравлении нитратами – прием активированного угля, промывание желудка, солевые слабительные, свежий воздух.

Допустимая суточная доза нитратов для взрослого человека - 325 мг в сутки. В питьевой воде допускается присутствие нитратов до 45 мг/л. при использовании продуктов питания, приготовленных с помощью питьевой воды (чай, первые и третьи блюда), не рекомендуется употреблять более 2 л в день, рекомендуемое количество 1-1,5 л. взрослый человек употребляет около 68 мл нитратов с водой, следовательно, на пищевые продукты остается 257 мг нитратов. Именно поэтому, определение нитратов в любой продукции является обязательным для получения сертификата ее качества в соответствии с ПДК

1.3. Биологическая и сортовая специфика культур

Содержание нитратов не всегда зависит от вносимых удобрений. Довольно часто, на содержание нитратов влияет культура растений. Некоторые виды растений (например, листовые овощи) содержат в себе большое количество нитратов даже, если выращивались без применения удобрений. Накопление в них нитратов указывает на их биологическую особенность. В то время как, другие культуры (лук репчатый и томат), даже с повышением доз азотных удобрений, накапливают в себе меньше нитратов.

Приложение 1. Накопление нитратов в растениях

◾Самое низкое: в помидорах и сладком перце, в картофеле, поздней морковке и горохе, в чесноке и репчатом луке.

◾Среднее: в огурцах, кабачках и тыкве, в ранней морковке, в осенней цветной капусте и патиссонах, в поздней белокочанной капусте и щавеле, в открыто-грунтовом зеленом луке, в луке-порее и корнях петрушки.

◾Высокое: в столовой свекле и брокколи, в ранней белокочанной/цветной капусте, в кольраби и корневом сельдерее, в хрене, репе и редьке (открытый грунт), в брюкве и зеленом луке, в ревене.

◾Максимальное: в листовой свекле и шпинате, в редиске и укропе, в салате и сельдерее, в пекинской капусте, листьях петрушки.

Различные органы растений содержат неодинаковое количество нитратов: в генеративных органах растений, обычно, нитратов меньше, чем в вегетативных. Содержание нитратов в различных частях и органах растений неодинаков. Необходимо учитывать это при приеме в пищу продуктов растениеводства.

Приложение 2. Накопление нитратов в различных частях и органах растений

Наибольшее количество нитратов находится в тканях, расположенных более близко к корню. В листе петрушки, сельдерея, укропа нитратов на 30-40% меньшее, чем в черенках и на 60-70% меньше, чем в кочерыжке.

Прежде чем приступить к экспериментальной части я ознакомилась с нормами ПДК нитратов, опубликованных согласно постановлению Главного государственного санитарного врача РФ от 01.01.01 г. N 36 "О введении в действие санитарных правил" (с изменениями от 31 мая, 20 августа 2002 г., 15 апреля 2003 г.). И в дальнейшем попытаюсь сравнить табличные данные с результатами эксперимента.

Нормы ПДК нитратов в овощах и фруктах

Приложение 3. Нормы ПДК нитратов в овощах и фруктах.

2. Материалы и методы.

2.1. Полуколичественный метод определения нитратов с использованием дифениламина

Сущность метода состоит в визуальной оценке окрашенных соединений, образующихся при взаимодействии нитратов с дифениламином.

Дифениламин окисляется азотной кислотой в кислой среде, наблюдаем появление интенсивно-синей окраски.

Оценку концентрации нитратов в пробе проводят путем визуального сравнения интенсивности окраски растворов сравнения и сока анализируемых образцов.

2.2. Определение содержания нитратов в овощах и фруктах с помощью раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте

Оборудования и принадлежности:

Образцы овощей (морковь, свекла, огурцы), черешковый сельдерей, фрукты(яблоки и бананы), свежевыжатые соки данных образцов Раствор дифениламина в концентрированной серной кислоте (1г дифениламина на 100мл концентрированной серной кислоты) Чашки Петри 6 больших пробирок Ступка с пестиком Поднос, терка, нож и лист белой бумаги Чашки для исследования

Ход работы:

В чашки для исследования поместили по несколько капель сока моркови, яблока, свеклы, огурца и сельдерея, мякоть банана. В каждую чашку прилили по нескольку капель раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте.

Синяя окраска раствора указывает на присутствие нитрат - ионов:

NO3- + дифениламин = вещество интенсивно - синего цвета.

2.3. Первый этап эксперимента:

1. Нами были взяты овощи, купленные в разных торговых точках города Москвы: в магазинах «Ашан», «Пятёрочка», на рынке и частично из приусадебного подмосковного хозяйства

С ними были проделаны следующие манипуляции:

- мытье;

- отжим сока или мякоти

В продуктах, купленных в супермаркете и на рынке практически нет разницы в содержании нитратов, поэтому приведена общая сводная таблица

2. Провели исследование содержания нитратов в овощах.

Приложение 4. Таблица 1. Результаты действия дифениламина на соки и мякоть исследуемых овощей и фруктов.

Вывод: наибольшее содержание нитратов обнаружено в соке сельдерея и свеклы, небольшое в бананах, огурцах, а в соке яблок и моркови - незначительное.

2.4. Второй этап эксперимента:

На овощи и фрукты: морковь(поздняя и с огорода), яблоки, свекла, огурцы, сельдерей и бананы, используемые на первом этапе эксперимента, оказали воздействия по уменьшению содержания нитратов. Для этого морковь и свеклу отварили, сельдерей 2-3 раза залили теплой водой и оставили на 20 минут, бананы и яблоки запекли в фольге, огурцы тщательно промыли и сняли кожуру

2. Провели повторно исследование содержания нитратов в овощах.

Приложение 5. Таблица 2. Результаты действия дифениламина на соки и мякоть исследуемых овощей и фруктов после применения действий по уменьшению содержания нитратов

Вывод:

Проблема загрязнения продуктов нитратами действительно существует, но не стоит ее преувеличивать В продуктах, купленных в супермаркете содержание нитратов несколько выше, чем в продуктах, купленных на рынке, но оба результата практически не разнятся и не превышают нормы ПДК Определили некоторые способы по уменьшению количества нитратов и разработали рекомендации по защите организма от нитратов

Приложение 6. Таблица 3. Рекомендации по применению

3. Результаты и их обсуждение

3.1. Результаты исследований и выводы

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

Необходимо учесть, что в кожуре овощей и фруктов содержится больше нитратов, поэтому перед употреблением их нужно очищать от кожуры.

Хранить овощи и плоды необходимо в холодильнике, т. к. при низких температурах невозможно превращение нитратов в нитриты.

Салаты из свежих овощей, простоявшие при комнатной температуре в течение 6-8 часов, не рекомендуется употреблять, поскольку при этих обстоятельствах создаются условия для превращения нитратов в более токсичные вещества

Сушка овощей увеличивает содержание в них нитратов

Повышенное содержание нитратов не позволяет овощам и фруктам храниться долгое время

В следующем году работа будет продолжена. Мы планируем провести количественный анализ нитратов в тех же продуктах.

4. Список литературы

Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов V – VIII групп. – Л.: Химия, 1989 Гигиенические значения нитратов и нитритов в плане отдалённых последствий их действия на организм. – Иркутск: Большая медведица, 1980 Гигиенические основы охраны продуктов питания от вредных химических веществ. – Новосибирск: Синяя птица, 1990 Как снизить содержание нитратов в продукции. Картофель и овощи. – М., 1990 Экология. – М.: Дрофа, 1997 Экология. – М.: Дрофа, 2002 Пути снижения содержания нитратов в овощах. – М., 1988 Все о пище с точки зрения химика. – М.: Высшая школа, 1991 Нитраты под строгий контроль. – М.: Наука и жизнь. – 1988 Здоровье человека в современной экологической обстановке. – М.: Грант, 2001 Общая неорганическая химия. – М.: Просвещение, 2005

Приложение 1. Накопление нитратов в растениях

◾В зелени — 2000 мг/кг.

◾В арбузах, абрикосах, винограде — 60 мг/кг.

◾В бананах — 200 мг/кг.

◾В яблоках и грушах — 60 мг/кг.

◾В дынях — 90 мг/кг.

◾В баклажанах — 300 мг/кг.

◾В поздней капусте — 500 мг/кг, в ранней — 900 мг/кг.

◾В кабачках — 400 мг/кг.

◾В манго и нектаринах, персиках — 60 мг/кг.

◾В картофеле — 250 мг/кг.

◾В репчатом луке — 80 мг/кг, в зеленом — 600 мг/кг.

◾В клубнике — 100 мг/кг.

◾В ранней морковке — 400 мг/кг, в поздней — 250 мг/кг.

◾В грунтовых огурцах — 300 мг/кг.

◾В сладком перце — 200 мг/кг.

◾В томатах — 250 мг/кг.

◾В редиске — 1500 мг/кг.

◾В хурме — 60 мг/кг.

◾В свекле — 1400 мг/кг.

◾В зеленом салате — 1200 мг/кг.

◾В редьке — 1000 мг/кг.