Определение нитратов в питьевой воде и овощах в домашних условиях

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МБОУ «Средняя общеобразовательная школа п. Ола»

Научно-исследовательская работа

по химии

Определение нитратов в питьевой воде и овощах в домашних условиях

Автор: ученик  8 «А» класса

                                                                                                            Полищук Юрий

Научный руководитель: учитель химии,

аспирант ДальГАУ

Фандеева Яна Дмитриевна

п. Ола

2012

Содержание

Введение…………………………………………………………………...3

I.Теоретическая часть……………………………………………………..5

1.Что такое нитраты?..................................................................................5

2. Влияние нитратов на организм человека……………………………..5

3. Способы попадания нитратов в организм человека…………………6

4. Допустимые нормы нитратов для человека………………………….7

II. Практическая часть……………………………………………………9

Заключение………………………………………………………………10

Список используемой литературы…………………………………….. 11

Введение

В последнее время гигиенисты проявляют большой интерес к вопросу о содержании нитратов в продуктах питания и воде. Прежде всего, это связано с теми нарушениями состояния здоровья человека, которые могут быть вызваны нитратным загрязнением.

Исследования США, России установили, что нитраты и нитриты вызывают у человека метгемоглабию (кислородное голодание), рак желудка, отрицательно влияют на сердечно - сосудистую систему, на развитие эмбриона.

К группе повышенной опасности поражения организма нитратными соединениями кроме детей относятся также лица, страдающие заболеваниями сердечнососудистой и дыхательной систем, беременные женщины, пожилые люди, у которых и без воздействия солей азотной или азотистой кислоты наблюдается недостаточная обеспеченность кислородом органов и тканей.

При остром отравлении нитраты вызывают у человека метгемоглобинемию различной тяжести, вплоть до смертельного исхода; при хроническом отравлении — рак желудка, изменение функций центральной нервной системы и сердечной деятельности. К избытку нитратов в воде и пище наиболее чувствительны дети, особенно первого года жизни.

Актуальность выбранной темы обосновывается следующим: по данным Института питания Академии медицинских наук нашей страны, годовая потребность в овощах в различных районах страны составляет от 128 до 146 кг в год на душу населения. Какое же колоссальное количество нитратов может получить человек вместе с пищей и водой? Чтобы этого не происходило, установлены предельно допустимые концентрации нитратов в продуктах питания.

Цель нашей работы: оценить качество сельскохозяйственной продукции, купленной в магазине китайского производства  и выращенной на садовом участке в Ольском районе, а также воды по содержанию в них нитратов и сформировать навыки рационального потребления продуктов на основе полученных данных.

Задачи работы:

1. изучить литературу о нитратах;
2. овладеть методикой их определения;
3. определить содержание нитратов в воде и продуктах, купленных в магазине и выращенных на садовом участке;
4. оценить пригодность данной продукции для питания;
5. предложить меры по снижению количества нитратов в растительной продукции;
6. сформировать навыки рационального здорового питания.

Гипотеза: Определение содержания нитратов в питьевой воде и овощах в домашних условиях и предложения мер предотвращению отравления нитратами.

Объект исследования: питьевая вода и овощи (картофель и морковь).

Методы исследования: химический эксперимент, описание, анализ.

Описание методики и используемый материал: использовалась методика, опубликованная  в «Экологической азбуке школьника» и в журнале «Химия в школе» (2000г., № 3, 2001г., № 3), материал был взят со школьной столовой (питьевая вода и овощи, которые были выращены в Ольском районе) и овощи купленный в магазине, китайского производства.

1. Теоретическая часть

1. Что такое нитраты?

Нитраты (соли азотной кислоты) – один из элементов питания растений. Их содержание в овощах зависит более чем от 20 самых важных факторов, половиной из которых можно управлять. К основным факторам, вызывающим накопление нитратов в овощах, относятся биологические особенности и сортовые признаки растений, уровень плодородия почвы, температура и влажность почвы и воздуха, интенсивность и продолжительность освещения, технология выращивания овощных растений.

2. Влияние нитратов на организм человека

Впервые заговорили о нитратах в нашей стране в 70-х годах, когда в Узбекистане случилось несколько массовых желудочно-кишечных отравлений арбузами, при их чрезмерной подкормке аммиачной селитрой.

В мировой науке о нитратах знали уже гораздо раньше. Сейчас общеизвестно, что нитраты обладают высокой токсичностью для человека.

Во-первых, попадая в кровь, нитриты окисляют двухвалентное железо в трехвалентное. При этом образуется метгемоглобин, неспособный переносить кислород к тканям и органам, в результате чего может наблюдаться удушье.

Угроза для жизни начинает возникать тогда, когда уровень метгемоглобина в крови достигает 20% и выше. Снижается давление крови, и нарушаются функции печени. В результате чего уменьшается физическая и умственная активность человека.

Особенно чувствительны к действию нитритов и нитратов дети раннего возраста, что связано со слабым функционированием у них ферментативной системы. Именно поэтому в некоторых странах, например в Швеции, не рекомендуется давать детям раннего возраста отдельные виды овощных растений, выращенных с применением искусственных удобрений, если даже содержание нитратов в них не превышает допустимого уровня.

К группе повышенной опасности поражения организма нитратными соединениями кроме детей относятся также лица, страдающие заболеваниями сердечно-сосудистой и дыхательной систем, беременные женщины, пожилые люди, у которых и без воздействия солей азотной или азотистой кислоты наблюдается недостаточная обеспеченность кислородом органов и тканей.

Чувствительность повышается в горной местности; при содержании в воздухе окислов азота, угарного газа, углекислоты. Усиливает их токсичность также прием спиртных напитков.

Во-вторых, опасность поступления нитратов и нитритов в организм в повышенных количествах связывается с их выраженным канцерогенным действием.

Косвенным подтверждением канцерогенность нитратов и нитритов остается тот факт, что у лиц с пониженной кислотностью желудочного сока более высокая частота рака желудка.

Нитраты способствуют развитию патогенной (вредной) кишечной микрофлоры, которая выделяет в организм человека ядовитые вещества токсины, в результате чего идёт таксация, т.е. 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;

•        при выраженном отравлении - смерть.

Нитраты снижают содержание витаминов в пище, которые входят в состав многих ферментов, стимулируют действие гормонов, а через них влияют на все виды обмена веществ.

У беременных женщин возникают выкидыши, а у мужчин - снижение потенции.

При длительном поступлении нитратов в организм человека (пусть даже в незначительных дозах) уменьшается количество йода, что приводит к увеличению щитовидной железы.

Установлено, что нитраты сильно влияют на возникновение раковых опухолей в желудочно-кишечном тракте у человека. Нитраты способны вызывать резкое расширение сосудов, в результате чего понижается кровяное давление.

3. Способы попадания нитратов в организм человека

Через продукты питания:

а) растительного происхождения;

б) животного происхождения;

Основная масса нитратов попадает в организм человека с консервами и свежими овощами (40-80% суточного количества нитратов).

Незначительное количество нитратов поступает с хлебобулочными изделиями и фруктами; с молочными продуктами попадает их - 1% (10-100мг на литр).

Часть нитратов может образоваться в самом организме человека при его обмене веществ.

Также нитраты поступают в организм человека с водой, которая является одним из основных условий нормальной жизни человека. Загрязнённая питьевая вода вызывает 70-80% всех имеющихся заболеваний, которые на 30% сокращают продолжительность жизни человека. По данным ВОЗ по этой причине заболевает более 2млрд человек на Земле, из которых 3,5млн. умирает (90% из них составляют дети младше 5 лет). В питьевой воде из подземных вод содержится до 200мг/л нитратов, гораздо меньше их в воде из артезианских колодцев. Нитраты попадают в подземные воды через различные химические удобрения (нитратные, аммонийные), с полей и от химических предприятий по производству этих удобрений. Наибольшее количество нитратов содержится в грунтовых водах. Обычно жители городов пьют воду, где содержится до 20мг/л нитратов, жители же сельской местности - 20-80мг/л нитратов.

Нитраты содержатся и в животной пище. Рыбная и мясная продукция в натуральном виде содержит немного нитратов (5-25мг/кг в мясе, и 2-15мг/кг в рыбе). Но нитраты и нитриты добавляют в готовую мясную продукцию с целью улучшения её потребительских свойств и для более длительного её хранения (особенно в колбасных изделиях). В сырокопчёной колбасе содержится нитритов 150мг/кг, а в варёной колбасе - 50-60мг/кг.

4. Допустимые нормы нитратов для человека

В природе нет абсолютно чистых продуктов питания. Нитраты в окружающей среде были и будут. Все дело в том, сколько накапливается их в продуктах. Нам необходим такой уровень нитратов, который не представляет опасности для здоровья человека.

Для взрослого человека предельно допустимая норма нитратов 5мг на 1кг массы тела человека, т.е. 0,25г на человека весом в 60кг. Для ребёнка допустимая норма не более 50мг.

Сравнительно легко человек переносит дневную дозу нитратов в 15-200мг; 500мг - это предельно допустимая доза (600мг - уже токсичная доза для взрослого человека). Для отравления грудного малыша достаточно и 10мг нитратов.

В Российской Федерации допустимая среднесуточная доза нитратов - 312мг, но в весенний период реально она может быть 500-800мг/сутки.

Разработка системы контроля посторонних веществ в сырье и готовой продукции – одна из важнейших задач, имеющих огромное значение для повышения качества продукции и главное - безопасности для здоровья людей. Решение этой весьма важной задачи возможно, в частности, путем принятия соответствующих постановлений, касающихся ограничений в содержании определенных веществ в овощной продукции.

Продовольственной и сельскохозяйственной комиссией ФАО ООН установлено предельно допустимое количество (ПДК) потребления человеком нитратов в сутки – 500 мг. В странах СНГ для взрослого человека допустимая суточная доза нитратов принята равной 300-325 мг (среднее 312,5 мг), для детей и рассчитывают исходя из 5 мг нитратов на 1 кг массы тела.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) при ФАО, установила ПДК нитратов и нитритов. Суточная допустимая доза составляет 3,7 мг нитратов на 1 кг массы тела, а нитритов – 0,2 мг на кг массы тела. Это означает, что человек массой 70 кг может без опасности для своего организма потреблять до 250 мг нитратов в сутки (в пересчете на нитрат натрия до 350 мг) и нитритов до 15 мг в сутки.

Таблица 1. Минимальное и максимальное накопление нитратов в овощах.

2. Практическая часть

Для определения нитратов в домашних условиях следует приобрести в аптеке риванол, физиологический раствор (0,9-%-й раствор поваренной соли) и разбавленную соляную кислоту.

Опыт № 1. Нитраты в воде.

В питьевой воде должно содержаться не более 3,29 мг/л нитрит-ионов и 45 мг/г нитрат-ионов. К 1 мл исследуемой воды прибавляют 2 мл физиологического раствора. Затем 2 мл полученного раствора смешивают с    1 мл риванольного реактива (таблетку растворяют при нагревании в 200 мл соляной кислоты). Если появляется бледно-розовая окраска, значит, уровень нитратов в питьевой воде недопустимо высок.

Опыт был проведен в трех кратной повторности, забор воды проводили в школьной столовой, окрашивание не наблюдалось, значит  уровень нитратов в воде невелик.

Опыт № 2. Нитраты в продуктах.

2 мл разведенного продуктового сока, взятого из средней части плода, смешивают с 1 мл соляно-кислого раствора риванола и добавляют цинковый порошок. Если в растворе содержитесь больше 20 мг/л нитратов, то появляется бледно-розовая окраска.

В процессе опыта, нами было установлено, что продукты китайского производства (картофель, морковь) содержат больше 20 мг/л нитратов, т.е. превышают допустимый уровень. А вот продукты местного производства показали себя достойно, окрашивание бесцветное, это означает, что нитратов там содержится минимальное количество или вообще нет.

После полученных данных мы решили изучить способы снижения вреда нитратов в овощах на организм человека.

Как уменьшить количество нитратов:

1. Тщательно промыть овощи и фрукты – уменьшает на 10 %;
2. Механическая очистка – на 15-20%;
3. Варка овощей, особенно очищенных и нарезанных – на 50 %;
4. Рекомендуется вымачивать перед употреблением в холодной воде 1-1,5 часа – 20-30 %;
5. Уменьшается содержание нитратов при квашении, солении, мариновании.

Заключение

По полученным данным можно сделать следующие выводы:

1. Содержание нитрат-анионов в воде школьной столовой не превышает допустимых норм;
2. В овощах купленных в магазинах содержание нитрат-анионов превышает допустимые нормы и выше, чем содержание нитрат-анионов выращенных на садовых участках Ольского района.

В результате проведенных исследований выяснено:

•        при чистке овощей нужно учитывать, что повышенное содержание нитратов приходится на кожуру и сердцевину;

•        наиболее действенный способ нейтрализации нитратов – кулинарная обработка продуктов (варка, тушение, жарка);

•        самый  «правильный» вариант готовки овощей – на пару;

•        для приготовления салатов полезнее использовать вареные овощи, а не сырые;

•        если вы хотите приготовить овощной суп, предварительно нарезанные овощи вымочите в воде, слейте ее, а продукты опустите в кипящую воду;

•        для приготовления салатов предпочтительнее использовать растительное масло, а не майонез и сметану (в них очень быстро и активно развивается микрофлора, ускоряющая переход нитратов в нитриты);

•        для приготовления овощей лучше использовать эмалированную посуду, алюминиевая посуда способствует процессу перехода нитратов в нитриты;

•        если же сваренный суп или борщ оставляют при комнатной температуре, в нем быстро образуются нитриты, поэтому необходимо оперативно остужать приготовленную еду и убирать в холодильник.

    Результаты данной работы могут быть использованы для рекомендации работникам столовой,  для проведения бесед о проблеме токсичного накопления нитратного азота в сельскохозяйственной продукции и вредного воздействия его на человека, а также как дополнительный материал на уроках химии, биологии, экологии.

Список используемой литературы

1. Андреева Г. Нитраты в картинках. //Химия и жизнь. - 1988. - № 8. -с.51.
2. Гайлите М., Гайлитис М., Ещё раз о нитратах. Наука и мы, 1990г., №6.
3. Гельгор В. Еще раз о злополучных солях - нитратах и нитритах.// Химия и жизнь. 1988. № 8 - с.50-51.
4. Глунцев Н.М., Дмитриева Л.В., Макарова С.О., Как снизить содержание нитратов в продукции. Картофель и овощи, 1990г., №1, с.24-28.
5. Дерягина В.П., Ах, нитраты! И кто же вас выдумал?, Здоровье. 1989г., №9. 6. Железнякова    Ю.В.,    Назаренко    В.Н.    Учебно-исследовательские экологические проекты. //Химия в школе. 2000г. №3. - с. 55-56.

7. Жукова Г.Ф. Алый, сахарный и с... нитратами.// Здоровье. 1997. № 8 –

с.44-45.

8. Защитимся от нитратов.// Газета «Труд-7» от 19 июля 1996г.
9. Ивченко Л.А., Макареня А.А., Валеология на уроках неорганической химии.// Газета «Химия». 2000г. №19.
10. Книга для чтения по неорганической химии. В 2 ч.: Ч. 2. - М.: Просвещение, 1992. - 191с.
11. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Экология Башкортостана. Уфа. Китап, 1999.-160 с.
12. Миркин  Б.М.,  Наумова Л.Г.  ,  Ханов  Ф.М.  Экологическая  азбука школьника. - Уфа. РИО, 1992. - 192с.
13. Ю.Михалева М.В., Мартыненко Б.В., Изилянова Э.М. Экспресс-анализ

овощей на содержание нитратов. //Химия в школе. 2003г. №1. - с.54-56.

11.Назаренко   В.М.,   Что   нужно   знать   о   продуктах,   которые   мы

употребляем в пищу. //Химия в школе. 1997г.№5 - с. 18.

12.Назаренко В.М. Экологизированный курс химии: от темы к теме.//

Химия в школе. 1995. № 2 - с. 29-34; 1996. № 2. - с. 31-33.

13.Наумова Л.Г., Токарева И.Ф. , Чупанова Л.В. Экологический аспект

преподавания химии. Методические указания. Бирск, 2000.

14.Покровская С.Ф. Пути снижения содержания нитратов в овощах. М., 1988г., с.42-46.

15.Ситникова Н.А., Химический журнал «Вещества, способные вызвать

отравления». //Химия в школе. 2002г. №2. - с. 81.

 16.Трухина  М.Д.,  Кртян  Н.Б.  Нитраты:   польза или  вред?  // Газета

«Химия». 2001г.-№17.

17.Я познаю мир: Дет.энциклопедия: Экология./ Авт.состА.Е.Чижевский

М.: ООО «Издательство ACT-ЛТД», Олимп, 1998. - 432с