Опасен ли переизбыток нитратов для здоровья человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение г. Москвы

Школа № 1296 Северного окружного управления образования

Департамента образования г. Москвы

Исследовательская работа по биологии - химии.

Опасен ли переизбыток нитратов для здоровья человека

Цель, задачи и изучение проблем в исследовании

Проблема: современный человек все больше требований предъявляет к количеству нитратов в потребляемой пищи. А можно ли определить экологически чистую продукцию? Не опасны ли будут огурцы, выращенные на гидропонике с добавлением удобрений, для пищи.

Гипотеза: можно контролировать содержание нитратов в огурцах, выращенных на гидропонной основе.

Цель: определение количества нитратов в огурцах, выращенных на гидропонной основе в школьной лаборатории.

Объект исследования - огурцы, выращенные на гидропонной основе, и покупные огурцы (короткоплодные).

Предмет исследования - процесс перехода нитратов из растворов удобрений в огурцы.

Методы исследования: эксперимент, наблюдение, сравнение, измерение.

Задачи:

1. Вырастить огурцы методом гидропоники в школьной лаборатории.

2. Выбрать методику, позволяющую определить количество нитратов в огурцах.

3. Выяснить содержание нитратов в огурцах, выращенных на гидропонике, и в покупных огурцах , с использованием методических указаний и Прибора МИКОН-2 (нитрат).

4. Сравнить количество нитратов в огурцах, выращенных на гидропонной установке, и количество нитратов в покупных огурцах с нормой содержания нитратов по СанПиНу.

5. Проанализировать полученные результаты исследований.

Введение

Актуальность данной проблемы заключается в том , что люди все больше стали интересоваться содержанием нитратов в растениях, употребляемых в пищу. Надо было узнать какое значение имеют нитраты для живых организмов, и какие последствия, вред или пользу, приносят они для жизнедеятельности организма. Что может произойти от переизбытка содержания нитратов.

Сначала собрали информацию о пользе и вреде нитратов для растения. Потом изучили влияние нитратов на здоровье человека. Выяснили почему людей так волнует данный вопрос. Провели исследование самостоятельно и проверили количество нитратов в растениях.

Мы вырастили огурцы на гидропонной основе в школьной лаборатории, потому что человеку в любое время года хочется есть свежие огурцы. Гидропонная установка в домашних условиях очень удобна, поскольку при использовании данной гидропонной конструкции отпадают трудоёмкие работы по выращиванию растений: полив, подкормка, подсыпка почв, внесение удобрений. Применение автоматически сокращает трудовые и временные затраты на выращивание растений до минимума и способствует получению более ранних побегов и хорошего урожая. Затем, получив урожай, вычислили содержание нитратов в огурцах, выращенных на гидропонной основе, и сравнили результаты с количеством нитратов в покупных короткоплодных огурцах. Определили, какое количество нитратов переходит из раствора питательной смеси в растения при выращивании их методом гидропоники.

Для измерения количества нитратов в огурцах нам понадобилась гидропонная установка «АЭРОФЛО 10», электрод «ЭЛИТ-021», вспомогательный электрод «эксперт-10101», иономер «эксперт-001», электромагнитная мешалка.

Основное содержание

нитрат огурец гидропоника

Роль нитратов в жизни растений.

Азот - это один из четырех основных элементов, который входит в состав организма растения. Азот необходим для синтеза белковых молекул. Нитраты - это минеральные соли, которые содержат нужное количество азота, поэтому их добавляют во время роста в качестве удобрений. В клетках происходит восстановление нитратов до нитритов, а те в свою очередь переходят до аммиака, который необходим для образования хлорофилла. Однако, для растений существует реальная опасность аммиачного отравления, приводящего к хлорозу листьев, увяданию, угнетению роста и гибели. Происходит снижение витаминов. При усилении нитратного питания активность нитратредуктазы растет до определенного предела, и часть нитратов остается не восстановленной, это предохраняет растения от накопления токсичных промежуточных продуктов ассимиляции. Образование нитратов может быть также связано с окислением избыточного количества аммония в растении, что не только предотвращает нарушение обмена веществ, но и позволяет сохранить азот в минеральной форме для дальнейшего использования в процессах ассимиляции. Нитраты накапливаются в различных органах растений, а так же в разных концентрациях. К примеру, у злаков отсутствуют в зерновке и сосредоточены, в основном, в листьях и стеблях. Зеленые культуры накапливают большое количество нитратов в стеблях и черешках листьев.

Чем же так опасны нитраты для здоровья?

Серьёзная опасность нитратов - это способность нитрит-иона участвовать в реакции нитрозирования аминов и амидов, в результате чего образуются канцерогенные нитрозосоединения. Ключевым ферментом, определяющим ассимиляцию нитратов, является нитратредуктаза. Нитраты приводят к нарушению клеточного дыхания, так как окисляют железо гемоглобина, образуя метгемоглобин. Происходит нарушение гомеостаза, окисление внутренней среды. Может происходить рост вредной микрофлоры в кишечнике, вызывая нарушение стула, недомогание, развитие опухолей пищеварительной системы. при хроническом отравлении нитратами может снижаться усвоение йода и щитовидная железа увеличивается. Большое количество нитратов, поступившее в организм, может привести к разрыву мелких сосудов, нарушению кровоснабжения органов.

Выращивание растений беспочвенным способом - сбор информации.

Гидропоника - это способ выращивания растений на искусственных средах без почвы. Вместо почвы используют гравий, щебень, керамзит, вермикулит. Создаются тепличные условия для роста растений.

Гидропоника - достаточно древний метод выращивания растений. Суть в том, что корни растений получают необходимые питательные вещества не из земли, а из воды. Например, в древности гидропоника использовалась весьма оригинальным образом. В тех местах, где пригодной почвы для выращивания овощей было очень мало, люди спускали на воду плоты, покрытые илом, в который и высаживали овощные культуры. Корни ростков пробивались сквозь бревна и питались растворенными в воде питательными веществами. Знаменитые висячие сады Семирамиды в Вавилоне - это первый исторический факт использования большой оросительной системы, встроенной в здание. Разумеется, что сегодня гидропоника в значительной степени модернизирована. Гидропонный метод выращивания растений обретает всё большую популярность, как в промышленном масштабе, так и в сельском хозяйстве.

Гидропоника - это способ выращивания, при котором растение получает из раствора все необходимые питательные вещества в нужных количествах и точных пропорциях, что почти невозможно осуществить при почвенном выращивании.

Ионометрический метод определения нитратов в растительных образцах - сбор информации.

Метод используют при количественном определении нитратов в овощах, плодах и ягодах.Метод непригоден, если содержание хлоридов в анализируемом материале более чем в 25 раз превышает содержание нитратов при их концентрации до 0 мг/кг и в 50 раз - при более высоких концентрациях.Нижний предел обнаружения нитратов - 6 мг на 1 дм³ анализируемого раствора. Предел надежного определения нитратов в анализируемой пробе - 30 млн.^?1 (мг/кг).Принцип метода основан на извлечении нитратов раствором алюмокалиевых квасцов, с последующим измерением концентрации нитратов с помощью ионоселективного нитратного электрода, и является экспрессным.В промышленных условиях определение нитратов производится с помощью экспресс анализов на специальных приборах, а так же ионометрическим и фотометрическим методом. Последний основан на экстракции нитратов из продукта, восстановлению их до нитритов на кадмиевой колонке, с последующим фотометрированием раствора азотсоединения. Данный метод требует сложного технического обеспечения (колориметр фотоэлектрический, спектрофотометр, иономер и пр.). Сущность ионометрического метода заключается в извлечении нитратов раствором алюмокалиевых квасцов с массовой долей 1% или раствором сернокислого калия и в последующем определении нитратов в вытяжке с помощью ионоселективного электрода.

Мы выбрали ионометрический способ для своего исследования.

Ионометрический метод позволяет измерять изменение ионной проводимости твердого электролита при пропускании исследуемого газа при высокой температуре ( более 700 С) через чувствительный элемент. Сущность определения нитратов ионометрическим методом состоит в извлечении их из анализируемого материала 1 % - ным раствором сульфата калия - алюминия ( алюмо-калиевых квасцов) и последующем измерении концентрации нитрат-ионов в полученной вытяжке ионоселективным электродом. Для ускорение анализа вместо вытяжки можно использовать сок анализируемой продукции, разбавленный раствором алюмокалиевых квасцов.

Биологические исследования - проводимая работа.

Для выращивания огурцов мы взяли аэрогидропонную систему «AEROFLO 10». Она состоит из емкости вместимостью 70 литров, двух контейнеров с 10 кюветами для посадки растений. Вода подается автоматически, но удобрения приходится добавлять в ручную, самостоятельно (удобрения входят в комплект к установке).

Мы посадили по 2 шт семян в кюветы, налили в резервуар воду и включили гидропонику. Через неделю появились первые всходы. Каждые две недели мы меняли воду и добавляли удобрения из расчета 7мл на 10 л воды . Через 100 дней появились первые огурцы.

На летний период времени мы пересадили огурцы на огородный участок, и они росли там всё лето, давая урожай.

Химические исследования.

Для измерения количествава нитратов в огурцах нам понадобился электрод «ЭЛИТ-021», вспомогательный электрод «эксперт-10101», иономер «эксперт-001», электромагнитная мешалка, весы.

Мы использовали методику №5048-8: Министерства здравоохранения СССР ГОСАГРОПРОМ СССР "Методические указания по определению нитратов и нитритов в продукции растениеводства", Москва 1989г.

Электрод ионоселективный «ЭЛИТ-021» является первичным измерительным преобразователем активности ионов NO3- (нитрат - ионов) в электродвижущую силу. Он предназначен для определения концентрации нитрат-ионов в различных средах в соответствии с нормативно-технической документацией - Методиками выполнения измерений (МВИ).

Электрод применяется для работы в лабораторных условиях в паре со вспомогательным электродом и в комплекте с преобразователями ионометрическими типа «Эксперт», «Экотест», «И-500», «Анион», «Мультитест», «МИН-100» или любым другим аналогичным высокоомным иономером-милливольтметром.

По методическим указаниям, мы сделали четыре раствора для калибровки электрода.

В растворе с концентрацией 0,1 моль/дмі

После этого мы сделали последний раствор с выжимкой из огурца, в который опускали электроды, чтобы узнать содержание нитратов.

После показаний прибора, мы высчитали кол-во нитратов по формуле:

где 62 - молярная масса иона нитрата, г;

Н - масса пробы, взятой для анализа, г;

V - объем экстрагирующего раствора, см³;

 - концентрация нитрата в вытяжке, моль/дм³;

1000 - коэффициент перевода дм³ в см³;

? - массовая доля воды в пробе, %;

100 - коэффициент перевода % в доли единиц;

I - плотность воды, г/см³;

10⁶ - коэффициент перевода долей единицы в миллионные доли (млн^-1, мг/кг).

Принимая V = 50 см³, H = 10 г и проведя соответствующие сокращения и преобразования, получаем следующую формулу для расчета:

Содержание нитратов в огурцах:

Заключение

Мы предлагаем использовать гидропонный метод выращивания огурцов в домашних условиях. В результате исследования мы выяснили, что количество нитратов в огурцах находится в допустимой норме и безопасно для здоровья, в отличии от покупных огурцов мы можем сказать в каких условиях были выращены данные огурцы. Можно контролировать содержание необходимых элементов для благоприятного роста растений.

Мы продолжаем наши исследования по выращиванию овощей гидропонным методом, и планируем провести исследовании по подбору световых спектров для увеличения скорости фотосинтеза.

Использованная литература

1) http://www.akvilon.su/products/analiticheskoe-oborudovanie/jelektrody/jelektrody-rossija/jelektrody-ionoselektivnye/7588/

2) http://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293828/4293828869.htm

3) http://growshop24.ru/opisanie-sistemy-domashniy-sad

4) http://megaobuchalka.ru/6/16542.html

5) http://www.td-anion.ru/catalog/elektrody-dlya-potentsiometrii/vspomogatelnye-elek/esr-10101.htm

6) http://www.izmteh.ru/upload/Instr(electrod)/esr_101_102.pdf

7) http://fb.ru/article/267061/nitratyi-i-nitrityi-razlojenie-nitratov-nitratyi-v- produktah-i-vode-nitratyi---eto

Приложение

Размещено на Allbest.ru