Нитраты в воде влияние на организм. Чем опасны нитраты

Джалолова Ф.С

Цель проекта получить информацию в результате исследования различных овощей и фруктов о накоплении нитратов и нитритов, обобщить и проанализировать исследования в результате изучения научно – популярной литературы по данному вопросу. Задачи проекта

1. Кратко описать действия, которые необходимо принять для достижения цели проекта
2. Обосновать и выявить причины накопления нитратов и нитритов в овощах
3. Разработать простые и эффективные приемы снижения уровня нитратов и нитритов в овощной продукции, которые доступны каждому и способы их удаления из различных продуктов
4. Провести анализ продуктов, используя известные методы в аналитической химии нитратов и нитритов
5. Как же избежать отравления нитратами и вырастить экологически чистую продукцию?

Скачать:

Предварительный просмотр:

Департамент образования города Москвы

Северное Окружное управление образования

Средняя общеобразовательная школа №1120

Проектная работа на тему:

«Вредное воздействие нитратов на организм человека»

Научная дисциплина: химия.

Выполнила: Джалолова Ф.С. ученица 10 класса «А»

Научный руководитель: Долгова О.А. – учитель химии

Г.Москва – 2011 год

1. Введение: роль растений в питании человека
2. Нитраты и нитриты, и их роль в растениях
3. Качества овощей и условия их выращивания
4. Вредное воздействие нитратов на организм человека
5. Допустимые нормы нитратов
6. Пути попадания нитритов в организм человека
7. Содержание и накопление нитратов в разных растениях
8. Способы снижения вреда нитратов в растениях на организм человека
9. Экспериментальные методы(исследовательская работа)
10. Выводы
11. Заключение
12. Литература
13. Приложение

ВВЕДЕНИЕ

Общеизвестно, что самое дорогое у человека – это его здоровье, которое невозможно купить и которое во многом зависит от правильного питания его. Недаром существует пословица: «Скажи мне что ты ешь, и я скажу тебе чем ты болеешь».

Для большинства уже не секрет, что для укрепления здоровья лучше есть больше фруктов, овощей и меньше животной пищи. При рациональном растительном питании следует выполнять 10 полезных советов, которые помогут человеку прожить дольше и в лучшем здравии (6):

1. Необходимо включать в суточное меню любой фрукт оранжевого цвета, который содержит ценный для организма бетакаротин, снижающий риск онкологических и сердечных заболеваний, даже среди курящих.
2. Ежедневно на нашем столе должны быть фрукты и овощи, содержащие витамин С. Это в первую очередь относится к больным сахарным диабетом, ибо исследования итальянских учёных установили, что дневная доза витамина С в 1000 мг ускоряет выработку гормона инсулина.
3. Помидоры кроме приятного вкуса обладают и целебными свойствами благодаря высокому содержанию в них ликопина. Ежедневное употребление помидор значительно снижает риск возникновения рака толстой кишки, ротовой полости, желудка, т.к. нейтрализует действие нитрозаминов, способствующих развитию раковых клеток. Отмечено также, что кто ест помидоры в достаточном количестве, значительно энергичнее и подвижнее, чем те, кто пренебрегает этими овощами.
4. Фрукты надо есть в сыром виде. Убедительную статистику представители английские учёные. Основываясь на данных 17-летнего исследования, проведённого среди жителей Англии, Шотландии и Уэльса, учёные установили, что те, кто ежедневно лакомились свежими фруктами, на 24% снизили шанс острых сердечных приступов, на 32% риск инсульта и на 21% преждевременную смерть.
5. Обязательно употреблять в пищу изюм и курагу, они незаменимы для тех, кто хочет укрепить здоровье и набраться больше сил и энергии, т.к. калий, содержащийся в них, способствует лучшей работе сердечной мышцы.
6. Очень полезны фруктовые соки, хотя они не содержат ни белка, ни жира, ни многих микроэлементов, как молоко, значит и поэтому они калорийны. Следует помнить, что фруктовые соки не могут заменить пищу, чем могут злоупотреблять дети. Один стакан фруктового сока в день для ребёнка вполне достаточно.
7. Ежедневно рекомендуется съедать за день 2 фруктовых блюда. На первый взгляд это кажется нереальным, но в действительности всё значительно проще, для чего следует добавить банан к утренней каше и апельсин в течении дня, - и дневная норма употребления фруктов обе
8. спечена.
9. Лук и чеснок нужен, чтобы избавиться от гниения в пищеварительном тракте в результате неправильного питания, и особенно в период массового распространения гриппа.
10. Фрукты лучше съедать за 0,5 часа до еды, натощак и без хлеба. По Брэггу 3/5 всей диеты должны составлять фрукты и овощи: сырые, печёные и слегка варёные.

Итак, фрукты и овощи, но они должны быть здоровыми и чистыми от таких веществ, как нитраты и нитриты.

«С биологической точки зрения азот более ценен, чем любой из драгоценных металлов», - сказал В.Л. Омелянский.

Цель проекта получить информацию в результате исследования различных овощей и фруктов о накоплении нитратов и нитритов, обобщить и проанализировать исследования в результате изучения научно – популярной литературы по данному вопросу. Задачи проекта

1. Кратко описать действия, которые необходимо принять для достижения цели проекта
2. Обосновать и выявить причины накопления нитратов и нитритов в овощах
3. Разработать простые и эффективные приемы снижения уровня нитратов и нитритов в овощной продукции, которые доступны каждому и способы их удаления из различных продуктов
4. Провести анализ продуктов, используя известные методы в аналитической химии нитратов и нитритов
5. Как же избежать отравления нитратами и вырастить экологически чистую продукцию?

Проблема нитратов и нитритов.

Проблема нитратов активно обсуждается общественностью нашей страны. Попробуем разобраться в этом вопросе и мы. Нитраты – соли азотной кислоты, например NaNO 3 , KNO 3 ,NH 4 NO 3 , Mg(NO 3 ) 2 . Они являются нормальными продуктами обмена азотистых веществ любого живого организма – растительного и животного, поэтому «безнитратных» продуктов в природе не бывает. Даже в организме человека в сутки образуется и используется в обменных процессах 100 мг и более нитратов. Из нитратов, ежедневно попадающих в организм взрослого человека, 70% поступает с овощами, 20% - с водой и 6% - мясом и консервированными продуктами. Но почему же говорят об опасности нитратов? При потреблении в повышенных количествах нитраты в пищеварительном тракте частично восстанавливаются до нитритов (более токсичных соединений), а последние при поступлении в кровь могут вызвать метгемоглобинемию. Кроме того, из нитритов в присутствие аминов могут образоваться N – нитрозамины обладающие канцерогенной активностью (способствуют образованию раковых опухолей). При приеме высоких доз нитратов с питьевой водой или продуктами через 4-6 ч появляются тошнота, одышка, посинение кожных покровов и слизистых, понос. Сопровождается все это общей слабостью, головокружением, болями в затылочной области, сердцебиением. Первая помощь – обильное промывание желудка, прием активированного угля, солевых слабительных, свежий воздух. Какова же безопасная доля нитратов? Допустимая суточная доза нитратов для взрослого человека составляет 325 мг в сутки. Как известно, в питьевой воде допускается присутствие нитратов до 45 мг/л. Рекомендуемое потребление продуктов питания, где используется питьевая вода (чай, первые и третья блюда), примерно 1,0-1,5 л, максимум – 2,0 л в день. Таким образом, с водой взрослый человек может употребить около 68 мг нитратов. Следовательно, на пищевые продукты остается 257 мг нитратов.

Исследования показали, что токсическое действие нитратов пищевых продуктов проявляется слабее, чем содержащихся в питьевой воде, примерно в 1,25 раза. Фактически безопасно с пищевыми продуктами потреблять 320 нитратов в сутки. Для овощей и фруктов установлены следующие значения предельно допустимых концентраций нитратов (табл. 1).

Таблица 1

Предельно допустимые концентрации нитратов в продуктах растениеводства

Каковы же основные источники пищевых нитратов? Практически это исключительно растительные продукты. В животных продуктах (мясо, молоко) содержание нитратов весьма незначительно. Максимальное накопление нитратов происходит в период наибольшей активности растений при созревании плодов. Чаще всего максимальное содержание нитратов в растениях бывает перед началом уборки урожая. Поэтому недозрелые овощи (кабачки, баклажаны) и картофель, а также овощи раннего созревания могут содержать нитратов больше, чем достигшие нормальной уборочной зрелости. Кроме того, содержание нитратов в овощах может резко увеличиться при неправильном применении азотистых удобрений (не только минеральных, но и органических). Например, при внесении их незадолго до уборки.

Мы говорили об общей закономерности накопления нитратов. Однако у различных растений есть и свои индивидуальные особенности. Известны «накопители» нитратов. К ним относятся зеленые овощи: салат, ревень, петрушка, шпинат, щавель, которые могут накапливать до 200-300 мг нитратов в 100 г зелени. Свекла может накапливать до 140 мг нитратов (это предельно допустимая концентрация), а некоторые сорта и больше. А вот в других овощах нитратов значительно меньше. Фрукты, ягоды и бахчевые содержат нитратов очень мало (меньше 10 мг в 100 г плода).

В растениях нитраты распределены неравномерно. В капусте, например, нитраты больше всего накапливаются в кочерыжке, в огурцах и редисе – в поверхностных слоях, в моркови – наоборот. В среднем при мойке и зачистке овощей и картофеля теряется 10-15% нитратов. Еще больше при тепловой кулинарной обработке, особенно при варке, когда теряется от 40% (свекла) до 70% (капуста, морковь) или 80% (картофель) нитратов. Поскольку нитраты химически довольно активные соединения, то при хранении овощей их содержание уменьшается за несколько месяцев на 30-50%.

Теперь, когда все известно о пищевых нитратах, попробуем представить их реальную опасность для здоровья. Рассмотрим основные источники нитратов. Начнем с зеленых овощей (салат, петрушка, укроп и т.д.). Их потребление практически редко превышает 100 г в день, а чаще всего около 50 г, т.е. с одной порцией можно получить менее трети от безопасной суточной дозы. (Выше отмечалось, что с учетом биоэквивалента безопасная доля нитратов в пищевых продуктах составляет около 320 мг.) Теперь перейдем к свекле. Ее, как известно, потребляют только в отваренном виде. Поскольку при варке (40%) и зачистке (10%) теряется половина нитратов, а общественное питание рекомендует порцию отваренной свеклы в 125 г, то со свеклой мы можем получить 100 мг нитратов (меньше трети суточной дозы). Картофель и капуста в отваренном виде потребляются порциями по 300г. С учетом потерь при зачистке и кулинарной обработке с одной порцией этих продуктов можем потребить около 60 мг нитратов. Аналогичные расчеты были сделаны и по остальным овощам и другим кулинарным обработкам. Оказывается, при обычном рациональном потреблении овощей в свежем виде или кулинарно - обработанном виде мы с пищевыми продуктами никогда не сможем превысить безопасную суточную дозу нитратов. Тем более что в соответствии с рекомендациями по рациональному питанию не следует постоянно питаться одними и теми же продуктами, например картофелем или капустой.

Действительно, если обратиться к рекомендуемому рациональному среднему суточному набору продуктов, то картофеля следует потреблять 265 г (в расчете на покупной продукт), овощей и бахчевых – 450г (включая 100 г капусты). Такой рацион может дать нам максимум 200 мг нитратов. Практически же, как показали расчёты, среднесуточное потребление нитратов с учетом данных фактического питания и фактического содержания нитратов попадает со свеклой, чуть меньше – с капустой и картофелем. На остальные овощи и фрукты – менее 10%. Если же нарушить принципы рационального питания, например, питаться одними овощами, да еще сырыми (как это рекомендуют некоторые поклонники вегетарианства и сыроедения, съедать до 1,5 кг сырых овощей в день), то тут действительно можно превысить безопасную дозу нитратов почти в два раза (более 650 мг в сутки), на что мы обращаем внимание.

Для дополнительной безопасности нелишне вспомнить второй принцип рационального питания, предусматривающий необходимость разнообразия пищи. Поэтому не рекомендуем постоянно потреблять, да еще три раза в день, на закуску один и тот же овощ. Ограничивать же использование овощей и фруктов в питании из-за опасности нитратного отравления не следует, это лишит нас необходимых витаминов. За содержанием нитратов сейчас устанавливается строгий контроль в местах производства овощей и на торговых базах.

Вредное воздействие 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 и сельско-хозяйственных животных:

1. Нитраты под воздействием фермента нитратедуктазы 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.
2. Особенно опасны нитраты для грудных детей, т.к. их ферментная основа несовершенна и восстановление метгемоглобина в гемоглобин идет медленно.

3) Нитраты способствуют развитию патогенной (вредной) кишечной микрофлоры, которая выделяет в организм человека ядовитые вещества токсины, в результате чего идёт токсикация, т.е отравление организма. Основными признаками нитратных отравлений у человека являются:

1. Синюшность ногтей, лица, губ и видимых слизистых оболочек;
2. Тошнота, рвота, боли в животе;
3. Понос, часто с кровь, увеличение печени, желтизна белков глаз;
4. Головные боли, повышенная усталость, сонливость, снижение работоспособности;
5. Одышка, усиленное сердцебиение, вплоть до потери сознания;
6. При выраженном отравлении – смерть.

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

5)У беременных женщин возникают выкидыши, а у мужчин – снижение потенции.

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

7) Установлено, что нитраты сильно влияют на возникновение раковых опухолей в желудочно-кишечном тракте у человека.

8)Нитраты способны вызывать резкое расширение сосудов, в результате чего понижается кровеносное давление.

При всём вышеизложенном следует помнить, вред наносят организму человека не сами нитраты, а нитриты, в которые они превращаются при определённых условиях.

Допустимые нормы нитратов для человека.

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

Допустимое суточное потребление нитратов для человека не должно превышать 5мг на 1 кг массы тела т.е не более 350мг в сутки для человека массой 70 кг.

В организме человека нитраты поступают (в %): с овощами -70 с водой -20, с мясными, молочными и консервированными продуктами -6. Наиболее опасно отравление нитратами, растворимыми в воде, т.к это увеличивает скорость всасывания их в кровь, поэтому содержание нитрат- аниона в воде не должно превышать 45мг/л.

Содержание нитратов и нитритов в продуктах животноводства невелико, например в молоке и молочных продуктах содержится не более 10мг/кг. Нитраты и нитриты используют как консерванты при производстве сыров, и их суммарное содержание не превышает 50 мг/кг. При изготовлении ветчино – колбасных изделий нитраты и нитриты добавляют не только для подавления деятельности болезнетворных бактерий, но и для того, чтобы придать мясным изделиям красно – коричневый оттенок. Содержание этих веществ в мясной продукции также не представляет опасности для здоровья людей (нитраты – 1 – 5 мг/кг, нитраты 0,8 – 2,2 мг/кг).
Больше всего нитратов в организме человека поступает с овощами и картофелем. Это послужило причиной того, что во многих странах мира, в том числе и в нашей, в 1998 г. Были разработаны предельно допустимые концентрации (ПДК) нитратов в сельскохозяйственной продукции. ПДК нитратов в овощной продукции разных стран колеблются в значительных пределах, причем у нас установлены самые низкие ПДК по сравнению с зарубежными странами.

В табл. 1 приведены дынные, характеризующие способность различных сельскохозяйственных культур накапливать нитраты.

Следует отметить, что содержание нитратов в разных частях растений неодинаково. Больше всего нитратов в тех частях растений, которые содержат большое количество тканей, служащих для проведения воды и минеральных солей к листьям и органам (ксилемные ткани). В жилках листьев, листовых черешках, стеблях нитратов больше, чем в мякоти листьев и плодах: в кожице и поверхности слоях плодов они преобладают над внутренними слоями; в генеративных органах (органы полового размножения растений) эти вещества отсутствуют или имеются в меньших количествах, чем в вегетативных.

Меняется содержание нитратов в растениях и в течение суток. Это объясняется интенсивностью восстановления нитрат- ионов до аммиака. Ночью и рано утром активность ферментов, участвующая в восстановления NO 3, низка, что ведет к их накоплению. С повышением температуры и интенсивности освещения активность этих ферментов, в первую очередь нитратедуктазы, возрастает, что ведет к снижению содержания нитратов. В связи с этим сбор овощей лучше вести днём, когда содержание NO 3 уменьшается на 30-40% по сравнению с утренними часами.

Уменьшается количество нитратов и при хранении овощей и фруктов. Например, во время зимнего хранения содержание нитратов в картофеле снижается на 20%. В первый период хранения происходит послеуборочное дозревание, и нитрат – анионы, восстановившись до аммиака, включаются в состав органического вещества. Во второй период хранения, когда клубень выходит из состояния покоя и начинает прорастать, нитраты расходуются на построение новых органов (листья, корни).

Агробиологи насчитывают около 30-40 факторов влияющих на накопление нитратов в растениях, основным из которых является чрезмерное внесение удобрений, особенно их нитратных форм (аммиачная, калийная, натриевая селитра). Подкармливать растения лучше амидными или аммонийными формами удобрений (карбамид или мочевина, сульфат аммония), т.к аммиачных азот поглощается растениями и сразу включается в аминокислоты и белки без накопления нитратов.

Увеличение количества нитратов в продукции можно получить и при избыточном удобрении почвы органикой. Важный фактор регулирования содержания урожая, тем меньше NO 3 - содержится в растении. Наиболее эффективны подкормки азотов в период интенсивного роста растений. В это время азот быстро вовлекается в процесс роста и поэтому не накапливается в виде нитратов. При снижение интенсивности роста, вызванном старением растения или действием неблагоприятных внешних факторов, азот перестает вовлекаться в обмен веществ и накапливается в виде NO 3 - ионов. Хороший эффект даёт применение медленно действующих форм азотных удобрений (карбамидформ урамик, оксамид, уреа – Z и др.), которые, постепенно растворяясь, обеспечивают более равномерное азотное питание растений.

Пути попадания нитратов в организм человека.

Нитраты попадают в организм человека через различные пути(9).

1. Через продукты питания:

а) растительного происхождения;

б)животного происхождения;

2. Через питьевую воду.

3. Через лекарственные препараты.
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 нормально 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 умирают (90% из них составляют дети младше 5 лет). В питьевой воде из подземных вод из артезианских химические удобрения(нитратные, аммонийные), с полей и от химических предприятий по производству этих удобрений. Наибольшее количество нитратов содержится в грунтовых водах, а значит, и в колодезную воду. Обычно жители городов пьют воду, где содержится до 20мг/г нитратов, жители же сельской местности -20-80мг/г нитратов.

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

Также нитраты попадают в организм человека через табак. Выяснено, что некоторые сорта табака содержат до 500 мг нитратов на 100г сухого вещества(табл. 1).

Само по себе присутствие нитратов в растениях – нормальное явление, т.к они являются источниками азота в этих организмах, но излишнее увеличение их крайне нежелательно, т.к они (как мы уже знаем) обладают высокой токсичностью для человека сельскохозяйственных животных.

Нитраты в основном скапливаются в корнях, корнеплодах, стеблях, черешках и крупных жилках листьев, значительно меньше их в плодах.

Нитратов также больше в зелёных плодах, чем в спелых. Из разных сельскохозяйственных растений больше всего нитратов содержится в салате (особенно в тепличном), в редьке, петрушке, редисе, столовой свёкле, капусте, моркови, укропе:

1. В свекле и моркови больше нитратов в верхней части корнеплода, а в моркови также и в сердцевине его.
2. В капусте – в кочерыжке, в толстых черешках листьев и в верхних листьях.

Выяснено также, что у всех овощей и плодов больше всего содержатся нитраты в их кожице.

По способности накапливать нитраты овощи, плоды и фрукты делятся на 3 группы(2):

1. С высоким содержанием (до 5000мг/кг сырой массы): салат, шпинат, свекла, укроп, листовая капуста, редис, зелёный лук, дыни, арбузы.
2. Со средним содержанием (300-600мг): 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.

С физиологической точки зрения, количество нитратного азота в растениях определяется соотношением:

1. Процессов поглощения;
2. Транспорта;
3. Ассимиляции;
4. Распределения его в разных органах и частях растения.

И всё эти процессы обусловлены совокупностью почвенно-экологических условий, агротехнических и генетических факторов.

Таким образом, накопление нитратов в растениях зависит от комплекса многих причин:

1. От биологических особенностей самих растений и их сортов. Выяснено, что больше всего нитратов содержится в редисе сорта «Красный великан» по сравнению с другими её сортами («розовый с белым кончиком», «жара» и др.). содержание нитратов зависит и от возраста растений: в молодых органах их больше(кроме шпината и овса). Меньше накапливается нитратов в гибридных растениях. Нитратов больше в ранних овощах, чем в поздних.
2. От режима мин6ерального питания растений. Так, микроэлементы(особенно молибден) снижают содержание нитратов в редисе, редьке и цветной капусте; цинк и литий – в картофеле, огурцах и кукурузе. Уменьшается содержание нитратов в растениях и в результате замены минеральных удобрений на органические (навоз, торф и др.), которые постепенно разлагаются и усваиваются растениями. Органические удобрения положительно влияют на капусту, морковь, свеклу, петрушку, картофель, шпинат. Нерациональное, халатное использование химических удобрений, чрезмерные дозы их проводят к вильному накоплению нитратов, особенно в толовых корнеплодах. Содержание нитратов возрастает сильнее при использовании нитратных удобрений (KNO 3 , NaNO 3 , CA(NO 3 ) 2 ), чем при употреблении аммонийных. За последние годы (со слов руководителя пищевой токсикологии института питания Т.С. Хотимченко) произошло существенное снижение нитратов в продуктах отечественного растениеводства по причине меньшего использования химических удобрений в виду их дороговизны. Если в 1988-89 годах ПДК по нитратам превышал 15% у овощей, то теперь – не более 3%
3. Накопление нитратов зависит и от факторов окружающей среды (температуры, влажность воздуха, почвы, интенсивности и продолжительности светового освещения):

1. Чем длиннее световой день, тем меньше нитратов в растениях;
2. При влажном и холодном лете (1985г) количество нитратов увеличилось в 2,5 раза.
3. При повышении температуры до 20 градусов количество нитратов снизилось в столовой свекле в 3 раза. Нормальная освещённость растений снижает содержание нитратов, поэтому в тепличных растениях нитратов больше (10)

Содержание нитратов в растениях зависит и от свойств почвы. Чем богаче гумусом и общим азотом почва, тем больше накапливаются нитраты в корнеплодах моркови. На содержание нитратов влияют и условия хранения растений. Установлено, что при хранении овощей в открытых ёмкостях вместе с гнилыми овощами увеличивается содержание нитратов в них, а также не следует перерабатывать корнеплоды моркови или плоды томатов, повреждённые гнилью. Лучше употреблять овощи своего сезона, т.е когда овощи выросли под открытым небом, а не в теплице зимой. Овощи, богатые нитратами следует хранить в течении короткого времени и, желательно, в прохладном и тёплом месте. Нельзя хранить овощи битые, повреждённые. Овощи лучше собирать с огорода вечером.

При употреблении фруктов в пищу мы должны внимательно следить за их качеством. Чтобы яблоки дольше хранились, их покрывают эмульсионным налётом и насыщают консервантами. Такие яблоки внешне очень привлекательны, но порой в них убивают в кишечнике человека его полезную микрофлору. Такие же консерванты используются и для хранения других продуктов(растительного масла, сосисок, колбас). Поэтому надо бдительно следить за сертификатами импортных продуктов.

Вопрос накопления нитратов в растениях нашей области стал изучаться СахНИИ с/х с 1989 года, сотрудники которого выяснили, что на Сахалине в связи с особыми агрометеорологическими условиями содержание нитратов в растениях увеличивается:

1. Больше количество дней, частые туманы;
2. Заниженная солнечная радиация;
3. Более низкие температуры воздуха и почвы;
4. Сильные ветра

Способы снижения вреда нитратов в растениях на организм человека.

Очень важно не только знать в каких растениях, в каких их органах и частях содержатся в основном нитраты, но и не менее важно надо знать, как уменьшить содержание этих ядовитых веществ для организма, поэтому предлагается ряд ценных советов:

1. Снижается количество нитратов при термической обработке овощей (мойке, варке, жарке, тушении и бланшировке). Так, при вымачивании – на 20-30%, а при варке на 60-80%.

1. В капусте – на 58%;
2. В столовой свекле – на 20%;
3. В картофеле – на 40.

При этом следует помнить, что при усиленной мойке и бланшировании (обваривании кипятком) овощей в воду уходят не только нитраты, но и ценные вещества: витамины, минеральные соли и др.

1. Чтобы снизить количество нитратов в старых клубнях картофеля, его клубни следует залить 1%-ным раствором поваренной соли.
2. У паттисонов, кабачков и баклажанов необходимо срезать верхнюю часть, которая примыкает к плодоножке.
3. Т.к. нитратов больше в кожуре овощей и плодов, то их (особенно огурцы и кабачки) надо очищать от кожуры, а у пряных трав надо выбрасывать их стебли и использовать только листья.
4. У огурцов, свеклы, редьки к тому же надо срезать оба конца, т.к. здесь самая высокая концентрация нитратов.
5. Хранить овощи и плоды надо в холодильнике, т.к. при температуре +2 °С невозможно превращение нитратов в более ядовитые вещества – нитриты.
6. Чтобы уменьшить содержание нитритов в организме человека надо в достаточном количестве использовать в пищу витамин С (аскорбиновую кислоту) и витамин Е, т.к. они снижают вредное воздействие нитратов и нитритов.
7. Выяснено, что при консервировании уменьшается на 20-25% содержание нитратов в овощах, особенно при консервировании огурцов, капусты, т.к. нитраты уходят в рассол и маринад, которые поэтому надо выливать при употреблении консервированных овощей в пищу.
8. Салаты следует готовить непосредственно перед их употреблением и сразу съедать, на оставляя на потом.

Наряду с азотом для нормального роста и развития растений необходимы фосфор и калий. При дефиците этих питательных элементов затормаживается образование органического вещества в процессе фотосинтеза, в результате чего снижается расход поступившего азота на процессы роста. Это приводит к увеличению концентрации нитратного азота в органах растений. Следует избегать одностороннего преобладание минерального азота: его надо использовать с учетом обеспеченности растений фосфором, калием и другими элементами.

Из микроэлементов наиболее важным для предотвращения накопления нитратов является молибден, т.к. этот металл входит в состав нитратедуктазы и, следовательно, принимает участие в восстановлении нитратов.

Из остальных агротехнических факторов выращивания растений немаловажное влияние на концентрацию нитратов оказывают освещенность, влагообеспеченность, температура выращивания и сроки уборки урожая.

При слабой освещенности нитраты не полностью превращаются в аминокислоты, особенно в листовых овощах, редисе, огурцах выращиваемые в закрытом грунте. При посадке овощных культур не следует заглушать посевы, необходимо следить за правильным формированием растений, не допуская избыточной листовой массы. В засушливые годы при внесение высотных доз азотных удобрений в почву растения накапливают больше нитратов, поэтому необходим регулярный полив овощей, чтобы азотное питание было умеренным и равномерным.

Температурным фактор особенно влияет на содержание нитратов у растений, выращенных в условиях короткого светового дня (редис, салат, шпинат, лук).

Если в теплице поддерживается умеренная температура (13 – 23°С), то овощи содержат меньше нитратов, чем при более низкой (9 - 18°С) или более высокой (20 – 28°С) температуре.

Помните, что в недозрелых овощах содержание нитратов значительно выше, чем в спелых. Однако не следует допускать перезревание овощей. Часто переросшие корнеплоды столовой свеклы, кабачки содержат повышенное количество нитратов. У моркови лучшее качество корнеплода отмечено при массе его 100 – 200 г.

Накопление нитратов различными культурами имеет наследственно закрепленный характер, т.е. они обладают сортовой спецификой, которая выявлена у ряда овощных культур. Сортовые различия могут быть обусловлены разной реакцией на условия окружающей среды и режимом минерального питания, а так же генетически закреплен уровнем активности нитратедуктазы, разной продолжительностью вегетационного периода сортов. Безусловно, каждый сорт любой культуры уникален по своим характеристикам, в том числе и по способности накапливать нитраты. Однако можно выделить некоторые общие тенденции:

Ранние сорта овощей содержат больше нитратов, чем поздние;

Овощи закрытого грунта склонны к большему накоплению нитратов, чем открытого;

Пчелоопыляемые гибриды огурца накапливают нитратов вполовину меньше, чем партенокарпические (самоопыляемые);

Из партенокарпических гибридов огурца накапливают нитратов примерно на 17% больше чем длинноплодные;

Более ярко окрашенные сорта корнеплодов (в частности, морковь) содержать NO 3 меньше, чем бледно окрашенные;

Сорта зеленой стручковой фасоли склонны к накоплению большего количества нитратов, чем желтой.

В таблице 2 указаны сорта некоторых овощных культур, в которых содержание нитратов в период сбора урожая значительно отличается друг от друга.

Определение нитратов в растениях.

На предметное стекло положить несколько срезов той или иной части растения. Затем на каждый срез нанести по одной капли 1%-го раствора дифениламина и следить за появлением синей окраски. Интенсивность этой окраски сравнить с табл.2 и с цветной шкалой, показывающей степень нуждаемости растений в азотных удобрениях. Содержание нитратов снижается с возрастом растений, а к цветению они почти исчезают.

Таблица 2

Бледно-голубая окраска среза от дифениламина свидетельствует об острой нуждаемости растения в нитрат-ионах. Синяя окраска говорит о недостатке азота в растении, а темно-фиолетовая – о том, что растение обеспечено азотом.

Определение нитратов в растениях

На предметное стекло положить несколько срезов той или иной части растения. Затем на каждый срез нанести по одной капли 1%-го раствора дифениламина и следить за появлением синей окраски. Интенсивность этой окраски сравнить с табл. 2 и с цветной шкалой, показывающей степень нуждаемости растений в азотных удобрениях. Содержание нитратов снижается с возрастом растений, а к цветению они почти исчезают.

Таблица 2

Шкала потребности растений в азотных удобрениях

Бледно – голубая окраска среза от дифениламина свидетельствует об острой нуждаемости растения в нитрат – ионах. Синяя окраска говорит о недостатке азота в растении, а темно – фиолетовая – о том, что растение обеспечено азотом.

Определение содержания нитратов в свежих огурцах

1. Принцип метода. Нитраты определяют колориметрически по Гриссу диазотированием сульфаниловой кислоты и 1 – нафтиламином. Нитраты экстрагируют 0,1 H HCl. Содержание нитратов определяется восстановлением их цинковой пылью и сульфатом марганца до нитритов и определение последних диазотированием сульфаниловой кислотой и 1- нафтиламином в одном этапе анализа.

SO 3 NH 2 +NaNO 2 +HCl→{SO 3 H |||} Cr+NaCl+H 2 O

1. Реактивы:

1. Раствор уксусной кислоты 205.
2. 0,1 H раствор НС /ГОСТ 3118-77/.
3. Реактив “Сухой восстановитель”.

Для приготовления нужно: 100 г высушенного при 110°С сульфата бария/ГОСТ 435-77/, 9 г сульфата марганца /ГОСТ 3158-75/, 2 г порошкообразного цинка, 75 г лимонной кислоты /ГОСТ 3652-79/, I г сульфаниловой кислоты /ГОСТ 5821-78/, 2 г 1- нафтиламина /ГОСТ 8827-74/.

Готовится сухой восстановитель в вытяжном шкафу.

Крупнозернистый материал тщательно растирают в ступке до однообразного мелкого порошка.

Порошкообразный цинк, сульфаниловую кислоту и 1- нафтиламин тщательно смешивают с одной частью сульфата бария, добавляют сульфата марганца и после получения однообразного порошка добавляют по частям остальное количество бария и в конце прибавляют к смеси по частям лимонную кислоту. Для изготовления реактива требуется 2- 2,5 часа. Реактив пригоден для использования через 2-3 дня. Устойчив в течение 2-х лет в закрытой склянке.

1. Сульфат бария /ГОСТ 3158-75/.
2. Стандартный раствор натрия азотнокислого /ГОСТ 4168-79/, который содержит 20 мкг нитрата в мл.

274 мг нитрата натрия растворяют в 1000 мл дистиллированной Н 2 О / стандарт I/. Из стандарта I берут 100 мл и доводят дистиллированную Н 2 О до 1000 мл, что стандарт II содержит 20 мкг нитрата в I л.

1. Ход анализа. Химический стакан на 50 мл взвешиваем с точностью до 0,01 г. Огурцы пропускаются через мясорубку или натираются на мелкой терке. Берем по 2 навески от каждой пробы по 20 г. Навеску в химическом стакане заливают около30 мл 50-70°С 0,1 Н HCl и переносят через воронку кашеобразную массу осторожно по стенке в мерную колбу на 100мл, промывают стакан той же HCl и добавляют промывочную жидкость. Колбу оставляют на 30 мин. На водяной бане при 50-60 °С, периодически взбалтывая, после охлаждения доводят 0,1 H HCl до метки и фильтруют. В центрифужную пробирку отмеряют I мл экстракта и 9 мл 20% уксусной кислота и примерно 0,3-0,5 г реактива “сухой восстановитель”. При добавлении реактива необходимо сразу начать взбалтывание в мин. и примерно после этого центрифугируют. Жидкость сразу отсасывают, стараясь не повредить пленку, образующуюся на поверхностей легко подвижный осадок. При длительном нахождении жидкости над осадком /более 10 минут/ жидкость обесцвечивается.

Колориметрируют в течение 30 минут. В качестве контроля используют смесь: I мл исследуемого экстракта, У мл 20% уксусной кислоты и 0,3-0,5 г сульфата бария. Такая контрольная проба обрабатывается аналогично опытной. Колориметрируют при длине волны 540 нм в кюветах 10 мм.

1. Калибровка ФЭКа.

В центрифужные пробирки или флаконы берут стандартный раствор натрия азотнокислого в количествах /0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5/, обеспечивающих содержание нитратов от 10,0-50,0 мкг в колориметрируемом растворе. До 10 мл доводят 20% уксусной кислотой.

Колориметрируют против контроля, состоящего из 20% уксусной кислоты, обработанной сульфатом бария.

5. Расчет на содержание нитратов. Используется формула:

X= *100

Где Х – содержание нитратов мг/кг

Y – показания ФЭКа,

a – константа прогрессии,

b – коэффициент регрессии,

20 - навеска

∑ x=150; ∑ x²=5500; (∑ x)²=22500;

∑ xy=22,3; ∑ y=0,665;

B= ≈0,0034;

A= =0.025,

Где n – количество разных концентраций, в том числе и нулевая концентрация.

X= *100%

8.Результаты анализа:

Проба I – оптимальная плотность 0,52.

Проба 2 – оптимальная плотность 0,50.

X= *100=727.94 мг/кг

X= *100=698.52 мг/кг

9. Вывод. Допустимая концентрация нитратов в огурцах – 150мг/кг.

Выводы

В результате проведенной работы можно сделать следующие выводы:

На протяжении нескольких месяцев было изучено около 15 источников научной литературы. Выяснены причины накопления нитратов и нитритов в овощах, узнали о допустимых нормах этих веществ для человека, пути попадания нитритов в организм человека. Проведя экспериментальную работу, т.е. используя методы аналитической химии для качественного определения нитратов и нитритов в растворе, а также оригинальные методы предложенные А. П. Рычковым(1-ый Московский медицинский институт им. И.М.Семашко), а так же метод, где используется реактив Грисса удалось выяснить в каких частях продуктивных органов растений накапливается большое количество нитратов и как это содержание уменьшить(см.приложение табл.3).

Заключение

Проблема токсичного накопления нитратного азота в сельско-хозяйственной продукции и вредного воздействия его на человека и сельскохо-зяйственных животных на современном этапе является одной из наиболее острых и актуальных.

Решением этой задачи заняты многие научно – исследовательские учреждения всего мира, но несмотря на пристальное внимание к этой проблеме до сих пор радикального решения пока не найдено. Владение информацией о накоплении нитратов в растениях и о превращении нитратов в нитриты поможет нам правильно питаться и сохранить свое здоровье.

Данный материал проектной работы может быть использован учителями химии и биологии во внеклассной работе.

Литература:

1. Гайлите М., Гайлитис М., Ещё раз о нитратах. Наука и мы,

1990г., №6, с.2.

1. Глунцев Н.М., Дмитриева Л.В., Макарова С.О.,

Как снизить содержание нитратов в продукции. Картофель и овощи, 1990г., №1, с.24-28.

1. Дерягина В.П., Ах, нитраты! И кто же вас выдумал?, Здоровье. 1989 г.,

№9.

1. Мугниев А.Ф., Посмитная И.В.,

Картофель и овощи. 1989 г., №1.

1. Покровская С.Ф. Пути снижения содержания нитратов в овощах.

М., 1988г., с.42-46.

1. Рычаков А.Л., Нитратная кухня. Химия и жизнь. 1989г., №7.

1. Соколов О.А. Нитраты под строгий контроль. Наука и жизнь. 1988г.,№3.

1. Соколов О.А. Особенности распределения нитратов и нитритов в овощах. Картофель и овощи., 1987г., №6.

1. Соколов О., Семенов В., Агаев В., Нитраты в окружающей среде. Пущино, 1990г., с. 216-238

1. Сопильняк Н.Т., Федотова Л.С., Удобрения и качество продукции. Картофель и овощи., 1987г., №5, с. 18-19

1. Чапкявиченс Э.С., Как уменьшить содержание нитратов и нитритов в овощах, Здоровье, 1988г., №3

1. Черпяева И.И., Экологические проблемы использования азотных удобрений. Химизация сельского хозяйства, 1990г., №4, с.20-21.

1. Эвенштейн З., Нитраты, нитриты, нитрозамины. Общественное питание., 1989 г., №3.
2. Химическая энциклопедия. В 5т. М.: Большая Российская Энциклопедия, 1992г., т.3

1. Полевой В.В. Физиология растений М.: высшая школа, 1989г.

1. Всемирная организация здравоохранения. Совместное издание программы ООН по окружающей среде и Всемирной организацией здравоохранения, 1981г.

1. Покровская С.Ф. Пути снижения нитратов в овощах М.: Урожай, 1988г.

П Р И Л О Ж Е Н И Е

Таблица №1.

Попадание нитратов и их воздействие на организм человека.

Таблица №1

Таблица №2.

Таблица №3.

Таблица №4

(Исследование культур из подсобного хозяйства Тимирязевской сельско-хозяйственной академии)

Таблица № 5

От избытка нитратов в овощной продукции можно избавиться и после сбора урожая.

1. При варке, бланширования, консервирование, солении, квашение и очистке уровень нитратов в овощах и фруктах значительно снижается.
2. Очистка картофеля от кожуры снижает концентрацию NO ₃ ¯ примерно на 30 – 40%. При приготовлении овощей в пищу, особенно при употреблении их в свежем виде, места концентрации нитратов (кожура, плодоножки, сердцевины корнеплодов, черешки, места переходов корнеплодов в корни, кочерыги) надо удалять.
3. Квашение, консервирование, соление, маринование имеют свою специфику в случае измерения уровня нитрат ионов в овощах. Первые 3 – 4 дня идет усиленный процесс восстановления нитратов до нитритов, поэтому нельзя употреблять свежезасоленные капусту, капусту, огурцы, и другие овощи раньше, чем через 10 – 15 дней.
4. При длительном (в течение 2 ч) вымачивании листовых овощей из них вымывается 15 – 20% NO ₃ ¯.
5. Чтобы снизить на 25- 30% содержание нитратов в корнеплодах и капусте, достаточно в течение часа подержать их в воде, предварительно нарезав на небольшие кусочки.
6. При варке картофель теряет NO ₃ ¯ до 80%, морковь, капуста, брюква – до 10%, столовая свекла – до 40%.
7. Наличие повышенного содержания нитратов в зелени обезвреживается значительном количеством в ней аскорбиновой кислоты (витамина С), поэтому полезно вводить свежую зелень в состав овощных блюд.
8. Салаты и плодоовощные соки желательно употреблять свежеприготовленными. Хранение их не очень длительное время даже в холодильнике способствует размножению в их микрофлоры, восстанавливающей NO ₃ ¯ - ионы до опасных для человека NO 2 - - ионов.

Введение

Овощи и фрукты – важный поставщик витаминов и минеральных веществ, необходимых для организма человека. Но вместе с полезными веществами в организм человека попадают и опасные, которые накапливаются в растениях и вызывают отравление организма. Этими опасными веществами являются нитраты. Само по себе присутствие нитратов в растениях – нормальное явление, т. к. они являются источниками азота в этих организмах, но излишнее увеличение их крайне нежелательно, потому, что они обладают высокой токсичностью для человека и сельскохозяйственных животных. Нитраты в основном скапливаются в корнях, корнеплодах, стеблях, черешках и крупных жилках листьев, значительно меньше их в плодах, причём больше в зеленых, чем в спелых. За последнее время сообщения об отравлениях нитратами практически не встречаются, но угроза попадания на прилавки торговых точек города продукции с повышенной концентрацией солей азотной кислоты, например NaNO 3 , KNO 3 , NH 4 NO 3 , Mg(NO 3) 2 , велика и последствия их для населения очень серьёзны.

Выбранная нами тема актуальна , т. к. нитраты, попадающие в организм человека с продукцией растениеводства, оказывает негативное воздействие на здоровье.

Поэтому проблемой нашего исследования является случаи превышения допустимых норм нитратов в сельскохозяйственной продукции.

Объектом нашего исследования является сельскохозяйственная продукция, продаваемая на рынках и в магазинах г. Волгограда.

Предмет исследования – наличие нитратов в сельскохозяйственной продукции.

В работе мы выдвинули следующую гипотезу : имеют место случаи превышения допустимых норм нитратов в сельскохозяйственной продукции на рынках и в магазинах нашего города.

Цель заключается в том, чтобы выявить случаи превышения норм содержания нитратов в сельскохозяйственной продукции растительного происхождения, периоды наибольшей концентрации солей азотной кислоты в этих продуктах и влияние их на здоровье человека.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

– Проанализировать научно–методическую литературу по вопросам происхождения и накопления нитратов в растениях.
– Выяснить влияние нитратов на окружающую среду и организм человека.
– Исследовать содержание нитратов в различных продуктах растениеводства в разное время года.
– Сделать вывод о причинах количественного содержания нитратов сельскохозяйственной продукции в разные периоды её сбора.
– Разработать рекомендации по возможному уменьшению содержания нитратов в овощах.

В исследовании мы использовали методы наблюдений и эксперимента, а также приёмы: сопоставления, доказательства, обобщения.

Новизна исследования заключается в исследовании продукции растениеводства урожая 2009 года и тепличных овощей и зелени, продаваемых на рынках и в магазинах города. Практическое значение заключается в том, что полученные результаты дают возможность проинформировать население о состоянии сельскохозяйственной продукции на наличие нитратов и предложить рекомендации по их уменьшению.

Нитраты в растениях

Растения усваивают азот из почвы. При правильном азотном питании растения хорошо растут и развиваются. Азот используется для синтеза белков – основы жизнедеятельности всякого организма. Рост и развитие, образование новых листьев, корней, цветков, плодов и других органов зависят от достаточного поступления этого химического элемента. У плодовых деревьев и ягодных кустарников он не только повышает урожай, но и улучшает качество плодов.

При недостатке в почве азота растения растут слабо, плохо развиваются и ветвятся, становятся тонкими. Листья мельчают и приобретают желтоватую окраску. Наблюдается преждевременный листопад, в результате чего ослабляется цветение и снижается декоративность растений. Недостаток азота отражается также и на урожае: ослабляется процесс закладки и развития цветочных почек, завязывания плодов, ягод, образовавшиеся завязи плодов и ягод осыпаются.

Азот усваивается растениями после нитрификации – процесса превращения азотосодержащих веществ в форму, пригодную для усвоения высшими растениями: Аммиак – Нитриты – Нитраты. Нитрификация повышает плодородие почв. Различают:

– автотрофную нитритификацию, осуществляемую бактериями–нитрификаторами (на корневой системе бобовых растений размножаются клубеньковые бактерии, переводящие молекулярный азот в химические соединения. В процессе жизнедеятельности клубеньковые бактерии обогащают почву соединениями азота);

– гетеротрофную нитрификацию, осуществляемую микроорганизмами (N; в ходе гетеротрофной нитрификации происходит превращение органических и неорганических соединений азота.

Виды азотных удобрений

Растения не могут усваивать молекулярный азот N 2 из воздуха. Это проблема “связанного азота”.

Соединения азота (оксиды и азотная кислота) в небольших количествах образуются в атмосфере и с осадками на 1 га площади в год поступает 2,5–4 кг связанного азота. Но этого недостаточно для нормального роста и плодоношения культурных растений, поэтому используется дополнительное обогащение почвы азотом. Для этого применяют так называемое зеленое удобрение – это специально выращенная и запаханная растительная масса. Используют главным образом растения семейства бобовых (люпин, люцерна, клевер, горох, вика), способные связывать в химические соединения азот воздуха. Ещё один приём обогащения почвы – внесение минеральных азотосодержащих удобрений. Минеральные азотные удобрения подразделяют на:

– аммиачные,
– нитратные
– амидные.

К первой группе относится сам аммиак NH 3 (безводный и водные растворы) и его соли – прежде всего, сульфат (NH 4) 2 SO 4 и хлорид аммония NH 4 Cl.

Ко второй группе – селитры: натриевая NaNO 3 , калиевая КNО 3 и кальциевая Ca(NO 3) 2 . Промышленностью также выпускаются аммиачно–нитратные удобрения, например аммиачная селитра NH 4 NO 3 .

К амидным удобрениям относятся цианамид кальция CaCN 2 и мочевина (карбамид) NH 2 CONH 2 . Мочевина при взаимодействии с водой, в конечном счете, тоже превращается в аммиак. Наряду с ним получается диоксид углерода, который также является питательным веществом для растений:

NH 2 CONH 2 + Н 2 О = 2NН 3 + СО 2

В настоящее время распространение получили жидкие удобрения. К их числу относят жидкий аммиак и аммиачную воду (20–22% по NH 3), а также растворы в жидком аммиаке или в концентрированной аммиачной воде, в которых растворяют аммиачную селитру, карбамид, кальциевую селитру. Жидкие удобрения легче вносить на поля и удобно использовать для подкормки растений. В то же время их производство проще и дешевле, чем твердых удобрений.

Почвы обладают ионообменными свойствами, аналогичными свойствам ионообменных смол.. Плохо закрепляются в почве анионы NO3 – и С1 – и потому они очень подвижны. При избытке влаги эти анионы легко вымываются из поверхностных слоев почв и переносятся в более глубокие слои. Считают, что в подземные воды уходит до 13 % нитратного азота, содержащегося во вносимых на поля удобрениях. Поэтому нитратные удобрения вводят в почву во время посева или в период развития растений в виде подкормки и не рекомендуется вносить поздней осенью или ранней весной, т. к. талые воды смывают до половины удобрений.

Бывают случаи перенасыщения почвы азотными удобрениями. Избыток азота в почве не всегда правильно используется растениями. Неблагоприятные погодные условия, недостаток света и тепла ранней весной существенно снижают активность фотосинтетических процессов, а на фоне усиленного азотного питания, заставляют растения накапливать неиспользованный нитратный азот “впрок”.

“Растения обладают способностью поглощать из хорошо удобренной почвы в несколько раз больше азота, чем его требуется для их развития. Эти излишки азота накапливаются в клеточном соке”.

При избыточном содержании азота в почве происходит излишнее накопление нитритов в растениях.

Причина и способность накопления нитратов в растениях

Среди многих причин, обусловливающих накопление нитратов в растении, следует выделить следующие; видовая и сортовая специфика накопления нитратов; условия минерального питания, почвенно–экологические факторы. Зачастую факторы, способствующие накоплению нитратов, воздействуют в комплексе, что осложняет прогнозирование уровня. 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, подвергают гидролизу, продукты которого оттекают в репродуктивные органы, где вновь используются для синтеза белка. Нитраты, поступившие в этот период в растение, не превращаются в белки, а накапливаются в неизменном виде.

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) Отмечено, что огурцы, выращенные в теплицах в ранневесенний период, накапливают нитратов значительно больше, чем грунтовые летние.

Вот почему они могут быть причиной отравления нитратами. 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 освещённость, избыточная влажность и несбалансированность питательных элементов (недостаток фосфора и калия).

Способность к накоплению нитратов у разных растений неодинакова. Наиболее выражена она у листовых овощей – салатов, капусты, зеленых культур, а также у корнеплодов; в меньшей степени – у томата, баклажана, перца. Тыквенные культуры – кабачок, патиссон, огурец, тыква, арбуз и дыня – склонны к накоплению нитратов и наиболее чувствительны к изменению внешних условий выращивания. Количество накопленных нитратов во многом определяется сбалансированностью минерального питания, интенсивностью освещенности, температурным режимом и влажностью, а также сортовыми особенностями.

Овощи и картофель – основные поставщики нитратов в организм человека. При сбалансированном пищевом рационе на их долю приходится около 70 процентов суточной дозы, остальное попадает с водой, мясными и другими продуктами.

Распределение нитратов в растениях

Знание особенностей распределения нитратов в товарной части урожая продукции представляет особый интерес для потребителя, так как позволяет рационально использовать продукцию как на переработку (варка, приготовление соков, квашение, соление, консервирование), так и в пищу в свежем виде. Это, в свою очередь, обеспечивает снижение количества нитратов, поступающих в организм человека.

Распределение нитратов связано с физиологической специализацией и морфологическими особенностями отдельных органов возделываемых культур, типом и расположением листьев, размером листовых черешков и жилок, диаметром центрального цилиндра в корнеплодах. Распределение нитратов тесно связано с видом растения. Так, нитраты практически отсутствуют в зерне злаковых культур и в основном сосредоточены в стеблях и листьях. Зеленые культуры накапливают большое количество нитратов, как правило, в стеблях и черешках листьев. В листовой пластинке зеленых культур нитратов содержится в 4-10 раз меньше, чем в стеблях. Высокое содержание нитратов в стеблях и черешках вызвано тем, что они являются местом транспорта нитратов к другим органам растений, где они ассимилируются до органических соединении азота. Способность же ткани накапливать нитраты связана с целым комплексом факторов как внутренних, так и внешних. Наибольшее их количество находится в нижней части листа, минимальное - в его верхушке.

Накопление нитратов меняется в зависимости от типа органа растения. В клубнях картофеля низкий уровень нитратов обнаружен в мякоти клубня, тогда как в кожуре и сердцевине их содержание возрастало в 1,1-1.3 раза. Сердцевина, кончик и верхушка столовой свеклы отличаются от остальных его частей повышенным содержанием нитратов. Поэтому у столовой свеклы необходимо отрезать верхнюю и нижнюю части корнеплода.

В белокочанной капусте наибольшее количество нитратов находится в верхушке стебля (кочерыжке). Верхние листья кочана содержат их в 2 раза больше, чем внутренние. И так же как у зеленых овощей, черешки листьев капусты отличаются более высоким содержанием нитратного азота, чем листовые пластинки.

Представители семейства тыквенных (кабачки, огурцы, патиссоны, арбузы, дыни, тыква) широко представлены в ассортименте продуктов питания человека. Содержание нитратов в огурцах и кабачках уменьшается от плодоножки к верхушке плода, их больше в кожице, чем в семенной камере и мякоти. Поэтому перед употреблением в пищу необходимо отрезать часть плода, примыкающую к хвостику. То же самое необходимо еде дать и с плодами патиссона, поскольку больше всего нитратов находится в этой зоне плода. Больше нитратов сосредоточено по периферии плодов, чем в их середине.

Зоны с разным содержанием нитратов и в корнеплодах. В нижней части корнеплодов, где расположены мелкие всасывающие корешки содержание нитратов всегда выше, чем в верхней и средней части. В середине корнеплодов моркови уровень нитратов выше, чем в коре, и снижается в направлении от кончика корня к верхушке. Высоким он остается и в верхней части корнеплода редьки и редиса. Свекла столовая отличается повышенной способностью накопления нитратов. У нее основное количество их содержится в верхней части и кончике корнеплода.

По способности накапливать нитраты овощи, плоды и фрукты делятся на 3 группы:

С высоким содержанием (до 5000 мг/кг сырой массы): салат, шпинат, свекла, укроп, листовая капуста, редис, зелёный лук, дыни, арбузы;
со средним содержанием (300 – 600 мг): цветная капуста, кабачки, тыквы, репа, редька, белокочанная капуста, хрен, морковь, огурцы;
с низким содержанием (10 – 80 мг): брюссельская капуста, горох, щавель, фасоль, картофель, томаты, репчатый лук, фрукты и ягоды.

Влияние нитратов на организм человека

При употреблении продуктов с повышенным содержанием нитратов в организм человека поступают не только нитраты, но и их метаболиты: нитриты и нитрозосоединения. Составить точный баланс прихода и расхода нитратов в организме пока не удалось. Дело в том, что нитраты не только поступают в организм извне, но и образуются в нем. Еще в 1861 г. в Тартуском университете Wilffins было обнаружено, что даже при безнитратной диете из организма с мочой выделяются нитраты. В малых количествах нитраты постоянно присутствуют в организме человека, как и в растениях, и не вызывают негативных явлений. Все беды начинаются тогда, когда нитратов становится слишком много.

Допустимые нормы нитратов для человека

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

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

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

Нитраты под воздействием фермента нитратредуктазы восстанавливаются до нитратов, которые взаимодействуют с гемоглобином крови и окисляют в нём двухвалентное железо в трехвалентное. В результате образуется вещество метгемоглобин, который уже не способен переносить кислород. Метгемоглобинемия – это кислородное голодание (гипоксия), вызванное нитритами. Для образования 2000 мг метгемоглобина достаточно 1 мг нитрита натрия. В нормальном состоянии у человека содержится в крови около 2% метгемоглобина. Если содержание метгемоглобина возрастает до 30%, то появляются симптомы острого отравления (одышка, тахикардия, цианоз, слабость, головная боль), при 50% метгемоглобина может наступить смерть. Концентрация метгемоглобина в крови регулируется метгемоглобинредуктазой, которая восстанавливает метгемоглобин в гемоглобин. Метгемоглобинредуктаза начинает вырабатываться у человека только с трехмесячного возраста, поэтому дети до года, и особенно до трех месяцев, перед нитратами беззащитны.

Нитраты способствуют развитию патогенной (вредной) кишечной микрофлоры, которая выделяет в организм человека ядовитые вещества - токсины, в результате чего идёт токсикация, 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, у здоровых 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.

Хроническое поступление субтоксичных доз нитратов приводит к тяжелым последствиям не так быстро, как при токсичных дозах, но так же неотвратимо. Ветеринарной практикой установлено, что при использовании кормов с высоким содержанием нитратов у коров, овец, свиней увеличивается число абортов. Исследования хронических отравлений у животных показали, что поражаются в первую очередь те органы и ткани, где происходит интенсивное размножение клеток.

Ф. Н. Субботин (профессор Филипп Никанорович Субботин и заслуженный деятель науки РСФСР, гигиенист) и Н. В. Волкова вводили нитраты и нитриты в куриные эмбрионы. При введении нитрита натрия до инкубации повреждалось 100% эмбрионов, после инкубации - 40.7%. нитратом натрия повреждалось соответственно 22,2 и 17,6%.

У цыплят отмечались уродства мозга, лаз, дефекты грудной и брюшной стенок, конечностей, клюва, редукция хвоста. Кроме того, наблюдалась значительная жировая и белковая дистрофия печени. Все изменения зависели от вводимой дозы. Чем раньше эмбрион начинал получать нитраты или нитриты, тем значительнее были изменения.

Н. В. Волкова, продолжая исследования на крысах, ежедневно вводила одной группе беременных самок нитрит натрия (0,05 мг/кг), другой - нитрат натрия (40 мг/кг). В результате увеличилась гибель эмбрионов, у них появились отеки, подкожные кровоизлияния, дефекты мозга, развитие их затягивалось. У некоторых эмбрионов отсутствовали задние конечности. Крысята, матери которых в течение всей беременности получали нитраты, рождались с низким средним весом, чаще гибли. Автор выяснила, что причиной снижения жизнеспособности крысят являются отклонения в становлении сердечного ритма и серьезные изменения в печени. Нарушения отмечены только у крысят, на их матерей нитрит натрия в дозе 0,05 мг/кг и нитрат натрия в дозе 40 мг/кг заметных воздействий не оказали.

Заслуживают внимания данные, полученные Н.И. Опополем с соавторами при определении допустимой суточной дозы (ДСД) нитратов для человека. Крысам в течение 10 мес. давали нитрат натрия в дозе 40мг/ кг и нитрат кальция в дозах 10 и 20 мг/кг. В первые 6 мес. никаких различий в поведении и внешнем виде экспериментальных и контрольных животных не наблюдалось. К 10–ому месяцу затравки у (отдельных животных, получавших 40 мг/кг нитрата натрия появились сначала единичные, а затем и множественные расчесы, и прокусы кожи. Позже такие явления стали наблюдаться у большинства животных этой группы, а также у получавших нитрат кальция в дозах 10 и 20 мг/кг. Животные становились осе покойными, агрессивными. Шерсть теряла блеск, становилась редкой, взъерошенной, особенно в области спины и передней части туловища, По мнению автора, это свидетельствует о том, что хроническое употребление нитратов приводит к аллергическим явлениям в организме.

Кроме того, в начале 10–го месяца затравки начался падеж животных. На вскрытии у павших животных обнаружены признаки пневмонии. Хроническое отравление нитратами опасно еще и тем, что восстанавливающиеся из них нитриты соединяются с аминами и амидами любых доброкачественных белковых продуктов и образуют канцерогенные нитрозамины и нитрозамиды.

Нитрозамины токсичны и канцерогенны в присутствии дополнительных ферментных систем, которые всегда имеются в организме теплокровных, а нитрозамиды проявляют эти свойства даже без дополнительной метаболизации и поражают в первую очередь кроветворную, лимфоидную, пищеварительную системы. Нитрозамины на ранних стадиях отравления подавляют иммунитет. Нитрозосоединения обладают мутагенной активностью.

Существует гипотеза о возникновении рака желудка. По этой гипотезе, в первые десятилетия жизни химический канцероген, вероятно нитрозосоединение, проникает в клетки верхней части пищеварительного тракта через повреждения защитной слизистой оболочки и вызывает мутацию клеток. Мутированные клетки вырабатывают слизь другого состава, рН повышается, в верхнюю часть желудочно–кишечного тракта проникают микроорганизмы, восстанавливающие нитраты в нитриты, образуются дополнительные нитрозосоединения. Атрофия и метаплазия слизистой желудка нарастает в течение 30-50 лет, пока у некоторых людей с такой патологией не возникнут злокачественные опухоли. На первый взгляд, 30-50 лет латентного периода - это очень много, но для тех, у кого отсчет начался с первого года жизни, с первого в жизни огурца с нитратами, срок в 30-50 лет вряд ли покажется большим.

Методы исследования содержания нитратов в продуктах растениеводства

Среди методов определения нитратов в продуктах главенствующее положение занимают физико-химические: спектрофотометрия, хроматография, электрохимия и хемилюминесценция.

Спектрофотометрические методы определения нитратов можно разделить на 4 группы, основанные на:

Нитровании ароматических органических соединений (особенно фенолов);
окислении органических соединений;
восстановлении нитрат-ионов до нитрит-ионов;
поглощении нитратов в УФ-области спектра. Получаемые соединения имеют максимум светопоглощения в ближней ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Интенсивность светопоглощения пропорциональна содержанию нитратов в анализируемой пробе.

Давно известен метод газожидкостной хроматографии, который заключается в нитровании органических соединений ароматического ряда - бензола и его производных в присутствии серной кислоты, разделение их с помощью колонки, заполненной специальными сорбентами, испарении и количественном определении нитропроизводных пламенно-ионизационным детектором или детекторами электронного захвата.

Газохроматографический метод определения нитратов обладает высокой чувствительностью и достаточной точностью. Недостатком этого метода является влияние на результаты анализа сопутствующих веществ. Наличие галогенидов приводит к занижению результатов анализа, а загрязненность серной кислотой нитратами - к их завышению, причем оба влияния значимы и не поддаются оценке.

Количественный ионометричесний метод определения нитратов.

Ионометрический метод является унифицированным количественным методом определения нитратов, предназначенный для серийных (массовых) анализов свежей продукции растениеводства с использованием приборов иономеров-112, 113, 130, ЭВ-74, нитратомера “Ионикс-302” и др. Сущность метода состоит в извлечении нитратов из анализируемого материала раствором алюмокалиевых квасцов и последующем измерении концентрации нитратов в полученной вытяжке с помощью ионоселективного электрода.

полуколичественный метод определения нитратов с помощью индикаторной бумаги “индам”

Этот метод может быть использован для анализа мелких партий овощей в условиях рынка. Сущность метода состоит в визуальной оценке окрашенных соединений, образующихся при взаимодействии нитратов с реагентами, нанесенными на бумагу.

Состав, который наносится на бумагу “ИНДАМ”, включает цинковую пыль, сульфат марганца, сульфаниловую, лимонную или винную кислоту, а-нафтиламин, а также наполнитель - сульфат бария или кальция. Он разработан в НПО “Селекция” Республики Молдова.

Нижний предел обнаружения нитратов (в пересчете на нитрат-ион) в анализируемой пробе - 50 мг/кг.

Метод не может быть использован для анализа красной свеклы и моркови.

Полуколичественный метод определения нитратов с использованием дифениламина.

Этот метод может быть использован для анализа продукции растениеводства как ориентированный, результаты его не могут служить основанием для отбраковки продукции. Сущность метода состоит в визуальной оценке окрашенных соединений, образующихся при взаимодействии нитратов с дифениламином.

Нижний предел обнаружения нитратов в анализируемой пробе - 100 мг/кг.

Метод может быть использован при определении нитратов во всех продуктах растениеводства.

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

Тестер нитратов (нитратомер портативный).

Персональный электронный тестер для определения нитратов в овощах, фруктах. Прибор сконструирован для быстрого определения относительного содержания солей нитратов в распространенных овощах и фруктах.

Зеленая зона. Если стрелка при нахождении щупа в толще продукта находится в «зеленой зоне» - содержание нитратов незначительное и далеко от предельной концентрации.

Желтая зона. Если стрелка при нахождении щупа в толще продукта находится в «желтой зоне» - содержание нитратов зависит от типа продукта и нужно сравнить результаты с таблицей, приведённой ниже и имеющейся в описании прибора.

Оранжевая зона. Если стрелка при нахождении щупа в толще продукта находится в «оранжевой зоне» - содержание нитратов зависит от типа продукта, что так же показано в таблице. Если стрелка стоит с начале (слева) оранжевой зоны - то мы рекомендуем Вам провести тщательную мойку и варку данных овощей или фруктов с тем, чтобы снизить в них уровень нитратов. Если же стрелка стоит в середине, либо в правой части оранжевой зоны - рекомендуем Вам воздержаться от употребления таких продуктов.

Красная зона. Если после калибровки и теста стрелка стоит в красной зоне - то такие овощи или фрукты употреблять нельзя!

Исследование продукции растениеводства с помощью персонального электронного тестера и с применением полуколичественного метода определения нитратов с использованием дифениламина

Наше первое исследование продуктов растениеводства пришлось на пик их появления в торговых точках города – в сентябре. Кроме продуктов растениеводства, которые продаются в разрешённых местах (имеются в виду рынок Тракторозаводского района), мы приобрели продукцию на несанкционированной торговой точке – третья продольная магистраль близ строительной базы ВИТ. На таких «стихийных рынках» никогда не осуществляется государственный санитарный надзор, и поэтому продукция с этой торговой точки вызвала у нас сомнение по поводу её безопасности.

Исследование проводилось 18.09 2009 года на базе санитарной лаборатории колхозного Тракторозаводского рынка.

Работниками лаборатории нам было предложено два метода исследования продукции на нитраты:

Персональным электронным тестером для определения;
- применение полуколичественного метода определения нитратов с использованием дифениламина.

Для исследования были приобретены следующие продукты растениеводства:

Томаты;
- лук репчатый;
- редис;
- арбуз;
- картофель.

Первую проверку на наличие нитратов в продукции проводили с помощью персонального электронного тестера

Результаты тестирования занесли в таблицу.

Вторую проверку этой же продукции провели с помощью полуколичественного метода определения нитратов с использованием дифениламина. При выполнении проверки мы руководствовались «Методическими указания по определению нитратов и нитритов в продукции растениеводства», утвержденными начальником Главного санитарно-профилактического управления Минздрава СССР, 04.07.1989, № 5048-89.

Оборудование и реактивы.

Нож, ёмкость мерная, пипетка, дифениламин (кристаллический), серная кислота (концентрированная), исследуемая продукция.

Для проведения качественной пробы на присутствие нитритов в растениях на поверхность свежего среза наносили несколько капель раствора кристалликов дифениламина, смешанных с концентрированной серной кислоты и сравнивали результаты тестирования с данными, приведёнными в таблице.

Изменение окраски раствора при наличии нитратов.

Результаты тестирования занесли в таблицу.

Вывод

Результаты исследований с помощью персонального электронного тестера и с применением полуколичественного метода определения нитратов с использованием дифениламина показали отсутствие нитратов в исследуемой продукции. Такие показатели могут быть связаны со следующими причинами:

Высокая цена на удобрения (вносятся удобрения, как мы выяснили в период вегетации растений);
- поздние продукты растениеводства (сентябрь) уже не содержат нитратов.

Исследование продуктов растениеводства на наличие нитратов в зимний период

Второе исследование мы проводили в кабинете химии МОУ СОШ №74 с сельхозпродукцией, приобретённой в магазине «Пятёрочка» Тракторозаводского района 16.01.2010г. Для исследования использовали продукцию урожая 2009 года (капуста, груша импортная, морковь, лук репчатый, яблоко, а также тепличные огурцы, укроп, петрушку, лук зелёный).

Проверку этой продукции провели с помощью полуколичественного метода определения нитратов с использованием дифениламина.

Вывод

Проверка продукции растениеводства, сделанная в январе, показала наличие нитратов в разном количестве в плодах, корнеплодах и зелени. Особенно велико содержание этих веществ в сельскохозяйственной продукции, выращенной в теплицах (зелень). Много – в моркови и кочерыжке капусты. Причины связаны с видовой принадлежностью продуктов растениеводства и концентрацией нитратов в определённых частях растения, а также с условиями выращивания этих культур.

Способы снижения количества нитратов в продуктах растениеводства

Очень важно не только знать, в каких растениях, в каких их частях, употребляемых в пищу содержатся нитраты, но и не менее важно знать, как уменьшить содержание ядовитых веществ, вредных для здоровья человека.

Перед приготовлением пищи обязательно мыть овощи перед приготовлением. Это снижает количество нитратов на 20%;
Замачивать на длительное время (за 2 часа в воду переходит до 60% нитратов)
Удалять перед употреблением части, которые содержат высокое количество нитратов.
При бланшировании, тушении и жаренье содержимое нитратов в готовых кушаньях уменьшается на 10%. При варке большинства овощей на пару интенсивность снижения концентрации нитратов на 10-15 % ниже, чем при варке в воде.
При варке овощи гораздо лучше класть в холодную воду без соли. Солить к концу варки. Воду брать в количестве 1,0-1,2 л на 1 кг овощей, (соотношение вода: овощи должно быть 3:1). В картофеле, моркови, свекле, брюкве после чистки и мытья концентрацию нитратов снижается, соответственно, на 65%, 35%, 25% и 70 %. Слив первый отвар, можно дополнительно снизить количество нитратов.
В случае приготовления многокомпонентных кушаний на овощной основе, технология которых которые предусматривают отваривание и жарение, концентрация нитратов снижается на 35 - 40 %.
При квашении капусты содержание нитратов уменьшается в 2-3 раза, а при мариновании - в 3 раза. Заквашенную капусту употреблять лучше не раньше, чем через неделю, когда большая часть нитратов переходит в рассол.
Салаты следует готовить непосредственно перед их употреблением и съедать сразу.
Хранить овощи и плоды надо в холодильнике, т. к. при температуре +2°С невозможно превращение нитратов в более ядовитые вещества - нитриты.
Чтобы уменьшить содержание нитритов в организме человека, надо в достаточном количестве использовать в пищу витамин С (аскорбиновую кислоту) и витамин Е, т. к. они снижают вредное воздействие нитратов и нитритов.

Заключение

На основании полученных результатов мы поставил перед собой следующие задачи:

Познакомить жителей посёлка Водстрой Тракторозаводского района со сложившейся обстановкой на рынке и в магазинах с продукцией растениеводства и предложить разработанные учёными рекомендации по уменьшению содержания нитратов в продуктах питания;
продолжить работу по изучению содержания нитратов в других продуктах растениеводства;
изучить возможность выращивания растений с наименьшим накоплением нитратов и донести эти данные до жителей посёлка, имеющих дачные участки и частные домовладения;
продолжить просветительскую работу среди учащихся пропаганды полученных знаний, с целью сохранения здоровья.

Выполнили:

Болдовская Анастасия 11кл,
Тарасова Екатерина 11 кл

Руководитель:

учитель биологии Сотникова Татьяна Ивановна

МОУ СОШ № 74 Тракторозаводского района г.Волгограда

Департамент образования администрации города Южно-Сахалинска

Технический лицей №7

Иванова И.В.

ВРЕДНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НИТРАТОВ И НИТРИТОВ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА.

Научный руководитель: Кац В.В.

Заместитель директора по науке: Багурцева Г.Г.

Работа защищена и принята на

6 научно-практической конференции

“__”_______1999г.

г.Южно-Сахалинск

1. Вступление: роль растений в питании человека.................................4

2. Нитраты и нитриты, и их роль в растениях.........................................5

3. Вредное воздействие нитратов и нитритов на организм человека.....6

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

5. Пути попадания нитритов в организм человека..................................7

7. Способы снижения вреда нитратов в растениях

на организм человека...........................................................................11

9.Заключение............................................................................................12

10.Литература...........................................................................................13

11.Приложение.........................................................................................14

Общеизвестно, что самое дорогое у человека - это его здоровье, которое невозможно купить и которое во многом зависит от правильного питания его. Недаром существует пословица: “Скажи мне что ты ешь, и я скажу тебе чем ты болеешь”.

Для большинства уже не секрет, что для укрепления здоровья лучше есть больше фруктов, овощей и меньше животной пищи. При рациональном растительном питании следует выполнять 10 полезных советов, которые помогут человеку прожить дольше и в лучшем здравии (6) :

1. Необходимо включать в суточное меню любой фрукт оранжевого цвета, который содержит ценный для организма бетакаротин, снижающий риск онкологических и сердечных заболеваний, даже среди курящих.

2. Ежедневно на нашем столе должны быть фрукты и овощи, содержащие витамин С . Это в первую очередь относится к больным сахарным диабетом, ибо исследования итальянских учёных установили, что дневная доза витамина С в 1000 мг ускоряет выработку гормона инсулина.

3. Помидоры кроме приятного вкуса обладают и целебными свойствами благодаря высокому содержанию в них ликопина. Ежедневное употребление помидор значительно снижает риск возникновения рака толстой кишки, ротовой полости, желудка, т.к. нейтрализует действие нитрозаминов, способствующих развитию раковых клетов. Отмечено также, что кто ест помидоры в достаточном количестве, значительно энергичнее и подвижнее, чем те, кто пренебрегает этими овощами.

4. Фрукты надо есть в сыром виде. Убедительную статистику представили английские учёные. Основываясь на данных 17-летнего исследования, проведённого среди жителей Англии, Шотландии и Уэльса, учёные установили, что те, кто ежедневно лакомились свежими фруктами, на 24% снизили шанс острых сердечных приступов, на 32% риск инсульта и на 21% преждевременную смерть.

5. Обязательно употреблять в пищу изюм и курагу, они незаменимы для тех, кто хочет укрепить здоровье и набраться больше сил и энергии, т.к. калий, содержащийся в них, способствует лучшей работе сердечной мышцы.

6. Очень полезны фруктовые соки, хотя они не содержат ни белка, ни жира, ни многих микроэлементов, как молоко, значит и поэтому они калорийны. Следует помнить, что фруктовые соки не могут заменить пищу, чем могут злоупотреблять дети. Один стакан фруктового сока в день для ребёнка вполне достаточно.

7. Ежедневно рекомендуется съедать за день 2 фруктовых блюда. На первый взгляд это кажется нереальным, но в действительности всё значительно проще, для чего следует добавить банан к утренней каше и апельсин в течении дня, - и дневная норма употребления фруктов обеспечена.

8. Сырые овощи обеспечивают хорошее настроение, свежую кожу, изящную фигуру, снижают хлопоты с желудком и кишечником, т.к. содержат в себе значительное количество клечатки. Особенно это важно при сидячем образе жизни и против ожирения и запоров. Целительные силы сырой растительной пищи известны давно.

9. Лук и чеснок нужен, чтобы избавиться от гниения в пищеварительном тракте в результате неправильного питания, и особенно в период массового распространения гриппа.

10. Фрукты лучше съедать за 0,5 часа до еды, натощак и без хлеба.

По Брэггу 3/5 всей диеты должны составлять фрукты и овощи: сырые, печёные и слегка варёные.

Итак, фрукты и овощи, но они должны быть здоровыми и чистыми от таких веществ, как нитраты и нитриты.

Нитраты и нитриты, и их роль в растениях.

Азот - это один из самых важнейших химических элементов в жизни растений, т.к. он необходим для синтеза аминокислот, из которых образуются белки. Азот получает растение из почвы в виде минеральных азотных солей (нитратных и аммиачных).

В растениях азот подвергается сложным превращениям. Метаболизм азота в растениях - это сложный процесс, и нитраты занимают в нём промежуточное положение:

HNO 3 – HNO 2 – (HNO) 2 – NH 2 OH + NH 3 |

(нитрат) (нитрит) (гипонитрит) (гидроксиламин) (аммиак)

Нитраты в растениях восстанавливаются до нитритов. В этом процессе участвуют различные металлы (молибден, железо, медь, марганец), и при этом происходит интенсивная трата углеводов, т.к. на восстановление тратится энергия, источником которой являются углеводы. Нитриты могут накапливаться в растениях и этим подавлять их рост. Но основная часть нитритов, подвергаясь дальнейшим превращениям, даёт аммиак (NH3). Аммиак русский учёный Д.М. Прянишников назвал альфой и омегой в питании растений.

Вредное воздействие 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 (1).

В мировой науке о нитратах знали уже гараздо раньше. Сейчас общеизвестно, что нитраты обладают высокой токсичностью для человека и сельско-хозяйственных животных:

1) Нитраты под воздействием фермента нитратредуктазы восстанавливаются до нитратов, которые взаимодействуют с гемоглобином крови и окисляют в нём 2-х валентное железо в 3-х валентное. Врезультате 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.

2) Особенно опасны нитраты для грудных детей, т.к. их ферментная основа несовершенна и востановление метгемоглобина в гемоглобин идёт медленно.

3) Нитраты способствуют развитию патогенной (вредной) кишечной микрофлоры, которая выделяет в организм человека ядовитые вещества токсины, в результате чего идёт токсикация, 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.

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

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

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

7) Установлено, что нитраты сильно влияют на возникновение раковых опухолей в желудочно-кишечном тракте у человека.

8) Нитраты способны вызывать резкое расширение сосудов, в результате чего понижается кровеное давление.

При всём вышеизложенном следует помнить, вред наносят организму человека не сами нитраты, а нитриты, в которые они превращаются при определённых условиях.

Допустимые нормы нитратов для 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.

Пути попадания нитратов в организм человека.

Нитраты попадают в организм человека через различные пути (9).

1. Через продукты питания:

а) растительного происхождения;

б) животного происхождения;

2. Через питьевую воду.

3. Через лекарственные препараты.

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

Незначительное количество нитратов поступает с хлебо-булочными 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, а значит, и в колодезной воду. Обычно жители городов пьют воду, где содержится до 20мг/л нитратов, жители же сельской местности - 20-80мг/л нитратов.

ЧЕМ ОПАСНЫ НИТРАТЫ?

1. Нитраты и болезни людей

2. Нитраты как социально – экономическая проблема

3. Метаболизм нитратов в организме человека

4. Отравление нитратами

5. Нитраты и рак желудка

6. Снижение содержания нитратов в продуктах при хранении и кулинарная обработка

7. Подавление образования канцерогенных нитросоединений

8. Природные источники нитратов

· Антропогенные источники

9. Экологические последствия распространения нитратов

10. Нитраты и качество воды

11. Нитраты как источники азотного питания растений

12.Нитраты в растениях

· Распределение нитратов в растениях

· Влияние факторов на содержание нитратов

13.Нитраты в продуктах питания и кормах

Нитраты в продуктах питания

1. Нитраты, пестициды и болезни людей

Нитраты - это соли азотной кислоты, которые накапливаются в продуктах и воде при избыточном содержании в почве азотных удобрений.

Исследователями США, Германии, Чехословакии, России установлено, что нитраты и нитриты вызывают у человека метгемоглобинемию, рак желудка, отрицательно влияют на нервную и сердечно-сосудистую системы, на развитие эмбрионов. Метгемоглобинемия - это кислородное голодание (гипоксия), вызванное переходом гемоглобина крови в метгемоглобин, не способный переносить кислород. Метгемоглобин образуется при поступлении нитритов в кровь. При содержании метгемоглобина в крови около 15% появляется вялость, сонливость, при содержании более 50% наступает смерть, похожая на смерть от удушья. Заболевание характеризуется одышкой, тахикардией, цианозом в тяжелых случаях - потерей сознания, судорогами, смертью.

Отравления происходили при употреблении воды и продуктов растительного и животного происхождения с высоким содержанием нитратов или нитритов. Наиболее чувствительны к избытку нитратов дети первых месяцев жизни. Р. Д. Габович, ссылаясь на зарубежные источники, сообщает об отравлениях детей овощными соками и овощами с повышенным содержанием нитратов, в частности соком моркови. Источником отравления был сок, который пили через 1-2 суток после приготовления. В 1 л сока накапливалось до 770 мг нитритов.

Если матери употребляют высоконитратные овощи, нитраты попадают в грудное молоко: молочная железа не является барьером для нитратов. В организме матери существует механизм защиты от нитратов, но возможности его ограниченны. Если мать употребляет продукты с высоким содержанием нитратов (капуста, морковь, огурцы, кабачки, укроп, шпинат), то они неизбежно попадают в грудное молоко. Противонитратные механизмы у ребенка формируются только к одному году.)

Нитраты проникают как в грудное, так и в коровье молоко. Е. И. Мишустин сообщает, что когда коров кормили силосом, в килограмме которого содержался 21 г нитратов, то в 1 л молока нитратов было около 800 мг. Даже при отсутствии нитратов в воде и пище суточное потребление такого молока людьми не должно превышать 1 стакана.

Для взрослого человека смертельная доза нитратов составляет от 8 до 14 г, острые отравления наступают при приеме от 1 до 4 г нитратов. Если до 60-х годов главной опасностью неумеренного использования нитратных удобрений считалась метгемоглобинемия, то сейчас большинство исследователей считают главной опасностью рак, в первую очередь рак желудочно-кишечного тракта. В присутствии нитритов канцерогенные нитрозамиды и нитрозамины могут синтезироваться практически из любых продуктов как в желудке, так и в кишечнике. В Колумбии обнаружена прямая взаимосвязь между частотой заболевания раком желудка, атрофическим гастритом и высоким содержанием нитратов в воде колодцев и моче жителей. В различных областях Чили и Венгрии выявлена связь между количеством применяемых азотных удобрении и смертностью от рака желудка. В Англии, в г. Уорксопе, врачи считают причиной высокой заболеваемости раком большое количество нитратов в питьевой воде-90 мг в литре.

Контрольная группа (404 чел.) употребляла воду с содержанием нитратов до 5 мг/л. Вторая группа (390 чел.) - с содержанием 90 мг/л. Третья группа (326 чел.) - с содержанием от 288 до 480 мг/л. Было выявлено, что у детей, пьющих воду с высоким содержанием нитратов, наблюдается тенденция к увеличению роста и массы при уменьшении окружности грудной клетки, мышечной силы кистей рук и жизненной емкости легких. (То есть дети, как и растения, ускоренно набирали вес.

Обнаруженные нарушения соотношений свидетельствуют о дисгармонии физического развития детей. Причиной этих нарушений следует считать длительную интоксикацию нитратами.

Оценка физического развития мальчиков 5 лет показала, что питьевая вода с повышенным содержанием нитратов вызывает незначительное увеличение роста и ухудшенное физическое развитие у них. В возрасте 6 лет количество детей с ухудшенным и плохим физическим развитием возрастает. У девочек эти процессы протекают менее заметно: лишь в возрасте 6 лет отмечена тенденция к росту веса с ухудшенным физическим развитием.

С ростом химизации увеличивается заболеваемость туберкулезом, особенно в возрастной группе 7-14 лет. Это преимущественно легочные формы заболевания.

Взрослые болеют меньше, чем дети, но всеми болезнями. Из заболевании органов дыхания преобладает хронический бронхит, органов кровообращения -артериальная гипертония, причем чем моложе обследуемые, тем выше процент заболеваемости.

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.

2. Нитраты как социально - экологическая проблема

Среди регионов, в которых производится продукция с содержанием нитратов выше предельно допустимых количеств более 30% ее общего объема, следует выделить: республики Прибалтики, Ленинградскую и Московскую области, Молдавию, Украину, республики Средней Азии, отдельные области Белоруссии. За последние два десятка лет “география” загрязнения нитратами продукции существенно расширилась.

Отметим сразу: сельскохозяйственной продукции без нитратов не бывает, поскольку они являются основным источником азота в питании растении. Поэтому для получения не только высоких, но и высококачественных урожаев необходимо вносить в почву минеральные и органические азотные удобрения. Потребность же растений в азоте определяется многими факторами: видом культуры, сортами, погодными условиями; свойствами почвы и количеством ранее применявшихся удобрении.

К сожалению, приходится констатировать, что проблемы нитратов в сельскохозяйственной продукции тесно (напрямую) связаны с крайне низкой культурой земледелия как на совхозных полях, так и на приусадебных участках. Неоправданное применение высоких и сверхвысоких доз азотных удобрений ведет к тому, что избыток азота в почве поступает в растения, где он накапливается в больших количествах. Кроме того, азотные удобрения способствуют минерализации органического вещества почвы и как следствие усилению нитрификации и соответственно поступлению нитратов из самой почвы.

Проблема избыточного накопления нитратов в продукции сложна, многообразна, она затрагивает различные стороны жизни человека. На наш взгляд, причинами, вызывающими чрезмерное содержание нитратов в урожае сельскохозяйственных культур, сырье и продукции, являются следующие: дефицит понимания сегодняшней ситуации, который уже привел к порогу преступной беспечности и применению необоснованно высоких доз азотных удобрений, неудовлетворительное качество азотных удобрений и сельскохозяйственных машин, с помощью которых их вносят; неравномерное распределение азотных удобрений по поверхности поля при их внесении; чрезмерное увлечение поздними подкормками сельскохозяйственных культур азотом; нарушение сбалансированности соотношения между азотом и другими элементами питания (в первую очередь фосфором и калием); низкий уровень культуры земледелия и технологической дисциплины при выполнении работ; недопустимое пренебрежение к введению научно обоснованных севооборотов на огромных посевных площадях и преобладание монокультуры; низкий уровень знаний ведущих специалистов в хозяйствах; отсутствие сортовой политики при выведении и выращивании сортов с низким уровнем нитратов в урожае (отсутствие подлинного хозрасчета и должного экономического анализа деятельности хозяйств); отсутствие должного эффективного контроля как за ходом выполняемых работ, так и за качеством конечного продукта - за содержанием нитратов и других веществ; слабая эффективность внедрения научных разработок в практику получения высококачественного урожая.

Если в печати обсуждается вопрос о качестве продукции промышленных предприятий, то о качестве товарной части урожая сельскохозяйственных культур судят по морфологическим признакам, по ее товарному виду. На самом же деле в связи с интенсивным применением химических средств и препаратов в технологии выращивания культур уже давно назрела необходимость решения проблемы строжайшего контроля состава продуктов питания. Это касается и остатков пестицидов, тяжелых металлов, нитрозаминов и других веществ, которые могут оказывать и зачастую оказывают негативное влияние на здоровье человека. Таким образом, проблема сводится к защите самого человека - и производителя, и потребителя. В связи с этим необходим закон о качестве сельскохозяйственной продукции. Оказывается, Государственный комитет природы не распространяет свою деятельность на сельскохозяйственные предприятия. Таким образом, с самого начала закладывается структура, не соответствующая требованиям сегодняшнего дня, а тем более завтрашнего. В то же время хозяйства продолжают выпускать продукцию, в 25- 70% которой содержание нитратов значительно выше нормативов. Результаты исследований показывают, что проблема нитратов стала еще острее, и поэтому чем дальше будем откладывать ее решение, тем больший вред здоровью населения принесет такая продукция и тем большие затраты потребуются для ее преодоления в будущем.

Влияние нитратов на организм человека - естественно негативное и парой просто опасно и в тоже время неизбежное. Но не все известно, откуда берутся нитраты и как уберечься от их воздействия. Что же представляют собой эти нитраты?

Нитраты - это азотистые соединения, обладающие токсическим действием. В последнее время, нитраты стали представлять значительную опасность для здоровья человека в целом, а особенно для маленьких детей. Попадают эти, совсем ненужные человеческому организму соединения, несколькими путями. Во-первых, с растительной пищей, особенно привозной. В процессе роста овощей, практически все сельскохозяйственные производства применяют различные азотистые удобрения, а в целях быстрой наживы производитель увеличивает дозу удобрений. Во время роста растение накапливает в себе опасные вещества - нитраты, которые уже восстанавливаются в виде нитритов превышающих дозу токсичности в 100 раз.

Во-вторых, нитраты попадают в организм человека с некачественной питьевой водой, которая загрязнена продуктами распада органических веществ или содержанием азотнокислых солей. Особенная опасность попадания вредных веществ в воду, вязано с близостью сельскохозяйственных полей, с которых смываются удобрения, попадая в ближайшее водохранилище различными путями.
В-третьих, попадают нитраты в организм с уже готовыми продуктами питания, процесс изготовления которых предполагает применение нитратных соединений. Конечно, всё процессы производства продуктов предписаны, но этот процесс остаётся бесконтрольным. Нет гарантии, что очередная покупка колбасных изделий не станет причиной очередного поступления вредных веществ.

Влияние нитратов на организм человека само по себе малотоксичное и умеренное содержание в пище и воде, не приводит практически не к каким последствиям. Они не накапливаются в организме и легко выводятся из него. Ситуация меняется, когда поступление нитратов ежедневное и накопление в организме человека приводит к образованию уже более опасных соединений - нитритов, под влиянием кишечной микрофлоры.
Нитриты всасываются в кровь, взаимодействуют с гемоглобином, преобразуя его в метгемоглобин, который неспособен переносить кислород к тканям. Это и приводит к кислородному голоданию органов и тканей человеческого организма, вызывая развитие, так называемой метгемоглобинемии. Накопление нитратов и нитритов в кишечнике способствует, образованию канцерогенных соединений ниртозаминного типа. Такое накопление опасных соединений в организме, может привести к значительным проблемам в здоровье и образованию злокачественных опухолей.

При попадании нитратов в организм человека с водой, в значительном количестве могут вызвать острое отравление, признаки которого проявляются уже через 1-1,5. Кроме типичных признаков отравления в виде болей в животе, рвоты и слюнотечения появляется синюшность губ, слизистых оболочек, лица и ногтей. Отравление нитратами с пищей проявляется спустя 4-6 часов и проявляется сначала с синюшностей, в опорожнении могут присутствовать примеси крови. Характерны - общая слабость, сонливость, потемнение в глазах, сильные головные боли у детей сильное беспокойство. При тяжёлых отравлениях наблюдаются судороги и потеря сознания. Особо опасны отравления нитратами и нитритами у маленьких детей, особенно постепенное образование метгемоглобина в крови. Влияние нитратов опасно и для людей преклонного возраста страдающими сердечнососудистыми недугами, заболеванием почек и печени, малокровием.
Значительное накопление нитратов отмечено в салате, шпинате, зелени, редьке, сельдерее, бахчевых и практически во всех корнеплодах. Особо опасны овощи выращенные в теплицах в не сезон, в связи с ограниченным пространством и применением большего количества удобрений.

Как же уберечь себя от воздействия нитратов и нитритов?
Следую нехитрым правилам обработки и приготовление овощей можно пусть и не полностью, но всё же снизить содержание нитритов в продуктах. К примеру, воду можно кипятить или пропускать через специальные домашние очистительные приборы. Снизить накопление нитратов в овощах поможет тщательная промывка или замачивание в холодной воде, что снижает содержание опасных веществ на 10-12%. Варка овощей без использования алюминиевой посуды снижает уровень нитратов на 80%. Очищенный картофель следует варить в двух водах, так как всё содержание нитратов переходит в отвар и его употребление нежелательно. Соление, маринование и квашение овощей снижает количество вредных соединений на 40%.
Ещё один немаловажный фактор - питание следует разнообразить и не употреблять одни и те же продукты каждый день. Так снизить воздействие и какое-либо преобразование нитрозосоединений, помогут пищевые волокна, они сорбируют и предотвращают их попадание в кровь, выводя из организма естественным путём.
Качество наших продуктов питания оставляет желать лучшего, но пользуясь не хитрыми способами устранения всякой гадости и её накопление в организме, можно обеспечить поддержание своего здоровье надолго.