Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Саратовской области
"Новоузенский агротехнологический техникум"

                      Министерство образования Саратовской области

              ГАПОУ СО «Новоузенский агротехнологический техникум»

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

                                                     на тему:

                          « Влияние полива на содержание нитрат-ионов

                                                        в овощах»

                                                             Выполнили: студенты группы Т-21

                                                                                       Гвоздюк О.

                                                                                       Жданова О.

                                                                                       Сундукова И.

                                                                Руководитель: преподаватель  химии

                                                                                          Миронова В.М.

Цель работы:

1. Воспитание творческого отношения к выбранной профессии, умения вести наблюдения, анализировать их результаты, делать выводы.
2. Более глубокое понимание научных основ технологии и тем самым повышение своей профессиональной компетенции.
3. Выяснить путем исследований содержание нитрат-ионов в различных водоёмах, а также в выращиваемых овощах у частных производителей и в хозяйствах района, производящих полив из данных источников.
4. Обучение студентов выполнению опытов и методике их описания.

Оборудование и реактивы:

Нитрат калия (ч, д.а.), сульфаниловая кислота (ч, д.а.),  нафтиламин (ч, д.а.), 10% -ный раствор уксусной кислоты (х.ч.), цинковая пыль, крахмал.

                                           Содержание

Введение

1. Обоснование выбора темы.
2. Организация и приготовление исходного материала и растворов для опытов
3. Место и методика проведения опытов

Заключение

Список литературы

Приложение 1.

Приложение 2

Обоснование выбора темы.

    Роль азота в жизни растений и животных довольно противоречива. С одной стороны, это один из основных питательных элементов, необходимых для роста растений ( он входит в состав белков, хлорофилла и многих ферментов; при недостатке азота растения медленно развиваются, плохо цветут, листья теряют интенсивность зеленой окраски, рано опадают; у злаков наблюдается слабое кущение, у плодовых деревьев – опадание завязей), а с другой стороны, повышение содержания нитратов в растительной продукции не только влияет на её качество, но может вызвать  отравления при её употреблении в пищу.

  Нитрат- ион – один из наиболее распространенных токсичных компонентов природных вод, вызывающий сильный рост, а затем распад водорослей. Эти процессы приводят к обеднению воды кислородом, а, следовательно, гибели животных, обитающих в водоёмах. Перечисленные аргументы, на наш взгляд, объясняют важность изучения этой проблемы на уроках химии.

   На интенсивность поглощения нитратов растениями влияют почвенно- экологические,  наследственные факторы, а также сбалансированность удобрений.

   Почвенно- экологические факторы (влажность, свет, температура воздуха и почва), действуя в комплексе, могут усиливать или ослаблять друг друга. Поглощение нитратов растениями увеличивается при сильной освещенности. При низких температурах поступление нитратов уменьшается. Интенсивное увлажнение почвы усиливает поглощение нитратов корнями. В то же время  в засушливые периоды высокий уровень нитратов можно снизить поливом.

   Сбалансированность минерального питания ( выбор определенных доз удобрений) также сказывается на поглощение нитратов. Например, недостаток фосфора косвенно способствует накоплению нитратов, так как он стимулирует активность нитраторедуктазы.  Калий влияет на синтез белков. Кроме того, процессы метаболизма азота тесно связаны с циклом углерода в растениях, поэтому в  течении суток  содержание нитратов нестабильно (колебания 4-7 %).

    Установлено, что накопление нитратов различными культурами носит наследственный характер. Существуют сортовые различия по накоплению нитратов, обусловленные разной реакцией на условия окружающей среды, продолжительностью периода вегетации сортов, а также генетически закрепленным уровнем  нитраторедуктазы. Недозрелые овощи (кабачки, баклажаны, картофель), а также сорта раннего созревания содержат нитратов больше, чем достигшие нормальной зрелости. Самое высокое содержание нитратов (мг/кг) отмечается в свекле(200-4500), капусте (600-3000), салате (400-2900), зелёном луке (1400). Наиболее низкое- в луке репчатом(60), томатах (10-180), чесноке (40).  Содержание нитратов в других овощах отражено в таблице 1.

    Содержание нитратов в различных частях растений неравномерно: в черешках листьев, стебле, корне содержание их в 1,5 – 4,0 раза выше, чем в листьях  Например, в редисе их больше в поверхностных слоях, а в моркови- наоборот, в капусте- в кочерыжке.  Таблица 2

    В обрабатываемых почвах наблюдается постоянное уменьшение содержания азота за счет удаления растений из почвы и процессов выщелачивания. Нитраты легко вымываются водой, поэтому для получения высоких урожаев необходимо применение минеральных и органических (навоз, компост) удобрений или их композиций. Известно, что коэффициент использования азотных удобрений 40-60 % Таблица 3 Избыточное употребление удобрений не только ведет к аккумуляции нитратов в растениях, но и приводит к загрязнению ими водоёмов и грунтовых вод. Из всех минеральных удобрений нитраты особенно сильно загрязняют окружающую среду, т.к. отличаются более высокой  подвижностью в почве, чем калийные и фосфорные удобрения, и лучшей растворимостью.

Для предотвращения загрязнения окружающей среды удобрениями необходимо соблюдать основные правила их использования, хранения и транспортировки. Рациональное применение удобрений – показатель высокой культуры земледелия, грамотного ведения этой отрасли сельского хозяйства. Важно соблюдать сроки и нормы внесения удобрений,  при которых нитраты не поглощаются в концентрациях,  больших ПДК, применять медленно действующие формы удобрений  (гранулы, покрытые защитной пленкой) вносить их не сразу, а в несколько приемов. При посадке использовать сорта, склонные к низкому накоплению нитратов (например, сорта картофеля Гатчинский, Невский   накапливают меньше нитратов, чем Киевский и Маковка)  Содержание нитратов также зависит и от длины плода. Таблица 4. Не рекомендуется вносить удобрения поздней осенью или ранней весной, когда почва покрыта коркой льда или подморожена, т.к. талые воды смывают до половины удобрений.  Сроки внесения азотных удобрений должны быть приближены к периоду их максимального использования растениями. Кроме того, нельзя запахивать удобрения в почву.

  ПДК нитратов регламентируются ГОСТом  Для суммы нитратов  Na, k, Ca, NH4 в почве принято значение 130 мг/кг (класс опасности3), в воде водоисточников- 45 мг/л  (класс опасности  2)  В день  человек употребляет примерно 1-1,5 литра (чай, первые и третьи блюда) То есть с жидкостью в организм поступает около 68 мг нитратов. И тогда на еду остаётся 250 мг. Однако токсическое действие нитратов в воде сильнее, нежели в пище. Фактически безопасно с пищевыми продуктами потреблять 320 мг нитратов в день. Вы можете ознакомиться с допустимыми дозами для различных овощей и фруктов в Таблице №1 Бывают случаи тяжелых отравлений при работе в поле с аммиачной селитрой, пищевыми продуктами с повышенным содержанием нитратов ( в частности, дынями) , массового отравления водопроводной водой, загрязненной нитратом кальция Все они сопровождались тошнотой, одышкой, кашлем, болями в области сердца ( явление острой сердечно-сосудистой  недостаточности), признаками миокардита, токсического нефрита.  Снижается работоспособность человека, возможна потеря сознания В крови увеличивается содержание молочной кислоты, холестерина, лейкоцитов, снижается количество белков.  Нитраты могут вступать во взаимодействие с гемоглобином, образуя метгемоглобин  Это вещество, угнетающее дыхательный центр, т.к. не способно переносить кислород. Многие растения способны накапливать большое количество нитратов, например капуста, кабачки, петрушка, укроп, свекла столовая, тыква и др. Такие растения называются нитратонакопителями.

  Чтобы понять реальную угрозу нитратов для здоровья, необходимо рассмотреть какие продукты мы едим, как много ив каком виде. Учтем, что средняя безопасная доза нитратов составляет 320 мг в сутки. Начнем с зелени (укроп, петрушка и др ) Чаще всего в день мы употребляем около 50 г., т.е. иззелени в день мы получаем менее трети суточной дозы. Теперь возьмем, к примеру, свеклу.  Её употребляют в пищу в вареном виде, а значит, в процессе чистки и варки она теряет половину нитратов. Съедая в день 100-125 г. свеклы, мы также получаем менее треть суточной дозы. Капуста и картофель также подвергаются тепловой обработки, и, съедая в день около 300г. этих овощей, человек может потребить 60 мг. Нитратов. Подобные расчеты были выполнены для других видов овощей с учетом их способов приготовления. И они показали, что при рациональном потреблении овощей, суточная доза нитратов превышена не будет. Не смотря на это, не рекомендуется постоянно питаться  одними и теми же продуктами, рациональное питание должно быть разнообразным

   Если исходить из суточного рациона, который рекомендуется, то следует съедать 265г. картофеля, 450г. овощей (в том числе 100г. капусты)  С таким питанием можно получить не более 20мг нитратов. Фактически же, употребляемые за день овощи, фрукты, зелень содержат около 100мг нитратов. Около трети попадается со свеклой, немного меньше с картошкой и капустой, с остальными  овощами и фруктами – около 10%.

  В случае значительного отклонения от рационального питания, к примеру, если питаться одними овощами, особенно сырыми, то велика вероятность превышения допустимой суточной дозы нитратов в два раза и больше.

  С точки зрения вашего здоровья и безопасности, напоминаем, что питание должно быть разнообразным: не следует, три раза  в день есть один и тот же овощ.  Тем не менее, ограничивать количество овощей и фруктов из-за нитратов не нужно, т.к. это лишит организм необходимых витаминов. Тем более, что в точках хранения и производства овощей установлен строгий контроль над содержанием нитратов. При хранении овощей содержание нитратов уменьшается на 30-50 % При мытье и чистке овощей теряется 10-15 % , а при тепловой обработке, особенно варке, от -40% (свекла, морковь) до 80% (картофель).

Но что же делать, если в купленной продукции присутствует избыток нитратов?  Для этого необходимо зелень – петрушку, укроп, сельдерей и др. –поставить, как  букет, в воду на прямой солнечный свет. В таких условиях нитраты в листьях в течение 2-3 ч. полностью перерабатываются и потом практически не обнаруживаются. После этого зелень можно без опасений употреблять в пищу. Свеклу, кабачки, капусту, тыкву и др. перед приготовлением необходимо нарезать мелкими кубиками и 2-3 раза залить теплой водой, выдержать 5-10 мин. Нитраты хорошо растворимы в воде, особенно теплой, и вымываются из овощей. Варка овощей снижает содержание нитратов на 50 и даже на 80%.  Уменьшает их количество в овощах квашение, соление, маринование. А вот сушка, приготовление соков и пюре, наоборот, повышают.

приготовление исходного материала и  растворов для опытов.

1. Для проведения исследовательской работы мы собрали восемь проб- это вода из колодцев микрорайонов Чепыревки, Гусевки, Кордона и Большого Бугра, а также из рек Калач, Чертанла и городского водоправода.

Отбор проб и подготовка растительного материала. Для анализа на нитрат- ионы использовали овощи из фермерского хозяйства «Шкуркина» и с рынка. ( картофель, капуста «Амагер», морковь, лук-репчатый,укроп.

Пробы природных вод отобрали в тщательно промытые бутылки, анализ проводили в течение суток после отбора проб. Овощи измельчали на терке, отжали сок.

2. Приготовление стандартных растворов.

а) Нитрата калия.

Исходный  раствор (1) концентрацией 1000мг/л готовим следующим образом: берем навеску нитрата калия массой 0,41г., переносим её в мерную колбу на 250 мл, растворяем и доводим до метки дистиллированной водой, затем отбираем 10 мл. раствора(1),  помещаем его в мерную колбу на 100 мл., доводим до метки  дистиллированной  водой, получаем раствор(2) концентрацией 100 мг/л Стандартные  растворы 3, 4, и 5 концентрацией 50, 25 и 12,5 мг/л соответственно готовим последовательным разбавлением предыдущего раствора в два раза

б) Приготовление раствора сульфаниловой кислоты.

Навеску сульфаниловой кислоты массой 0,25г. поместим в мерную колбу на 100 мл., растворим в 10% -ном растворе уксусной кислоты объёмом 80 мл, затем раствор доводим до метки раствором  той же кислотой

в) Приготовление раствора  нафтиламина.

Навеску нафтиламина массой 0,1 г. растворили в 80 мл 10% -ного раствора уксусной кислоты, раствор довели до 100 мл той же кислотой

г) Изготовление крахмальной бумаги.

Сварили крахмальный клейстер: 1г. крахмала смешали с 10мл холодной воды, полученную кашицу влили в 50мл горячей воды, прокипятили несколько минут, помешивая, затем охладили, добавили на кончике скальпеля цинковую пыль, тщательно перемешали. Нарезали полоски фильтровальной бумаги размером 2х5см, обработали их клейстером и высушили

Место  и методика проведения опытов

Работа проводилась в лаборатории химического кабинета техникума. Продолжительность сбора материала и проведение опытов 60 дней  (сентябрь-октябрь)

Выполнение работы по определению нитрат –ионов в воде

1. В химический стаканчик наливаем по 25-30 мл стандартного раствора нитрата калия и пробы воды анализируемых водоёмов, вносим в них полоски крахмальной бумаги (предварительно сделав на них надписи)
2. Через 10 минут полоски извлекаем и подсушиваем на воздухе.
3. На каждую полоску крахмальной бумаги наносим по капле растворов сульфаниловой кислоты и  нафтиламина. Примерно через5 минут появляется окрашивание, интенсивность которого зависит от концентрации  нитрат-ионов.
4. Полученные результаты записываем в таблицу 1.

Таблица стандартов интенсивности окраски

Вывод: Как видно из данных таблицы, концентрация в исследуемых пробах воды, водоёмов г. Новоузенска не превышает ПДК, По качественной классификации воду можно считать чистой.

  Существуют следующие подразделения классов: чистая вода – в ней концентрация нитрат – ионов составляет менее 13мг/л ( пригодна для хозяйственно-пищевых и технических нужд); умеренно загрязненная – менее 30 мг/л, загрязненная – менее 40 мг/л ( пригодна для промышленных нужд);недопустимо загрязненная – более 45 мг/л ( пригодна для использования только после очистки). Из данных результатов видно, что в реках содержание нитрат – ионов выше, чем в колодцах, а в колодцах, расположенных близ жилых домов, выше, чем в колодцах, находящихся за пределами города.

  Следует сделать вывод: сточные воды, попадая в реки и колодцы, увеличивают содержание нитрат – ионов в воде, что приводит к различным заболеваниям.

  Нами проведены также параллельные опыты с использованием потенциометрического метода с нитрат- селективным электродом. Доказана достоверность полученных данных и возможность его применения для определения приблизительной концентрации нитрат-ионов в воде. Погрешность составляет 1-3мг/л Следовательно, качественный анализ с помощью сульфаниловой кислоты и нафтиламина можно использовать даже в полевых условиях.

Определение нитрат- ионов в овощах.

Для определения концентрации нитрат – ионов в овощах  на полоску крахмальной бумаги наносим каплю сока, затем сульфаниловую кислоту и нафтиламина  После появления окрашивания делаем вывод  о приблизительной концентрации нитрат- ионов в овощах.

Таблица показателей, содержания  нитрат-ионов в овощах

 Как видно из таблицы, концентрация нитрат ионов не превышает ПДК. Сопоставляя содержание нитрат ионов в водоёмах и поливаемых этой водой овощах, можно сделать вывод: содержание нитрат ионов в овощах зависит от  содержания их в воде, используемой для полива овощей.

  Выводы:

1. Для получения овощей с низким содержанием нитратов необходимо:

- использовать чередование культур в севообороте;

- правильно использовать полив;

- оптимально сажать овощи, не загущать посев;

- применять рационально удобрения.

2. Содержание нитратов увеличивается в тепличных растениях, из-за недостаточного освещения.

3. Минеральные удобрения лучше вносить вместе с органическими.

Заключение

Участвуя в исследованиях, студенты расширяют кругозор, приобретают научные знания,  приобщаются к экологической культуре.

 Выполненная студентами работа позволяет связать теоретические знания с реальной жизнью, что несомненно повышает интерес студентов к изучаемому предмету, побуждает работать с дополнительной литературой, учит кратко, но содержательно выступать перед аудиторией, способствует развитию речи, кроме этого, развивает практические умения обращаться с химическим оборудованием и реактивами.

материал к работе https://yadi.sk/i/kWbmtNx9kjygJ

Список литературы

Андреева Е. «Химия жизни» Детская литература.- Ленинград 1989г.

1. Сударкина А.А. «Химия в сельском хозяйстве» Москва. «Просвещение» 1981г.
2. Нечаев А.П. « Пищевая химия» -Санкт-Петербург. ГИОРД  2004г.
3. Эмануэль М.Н. «Химия и пища» Москва «Наука» 1986г
4. Журналы «Химия в школе» (1/1999г, 5/2002г.)

                                   Приложение № 1

                                                                                                     Таблица№1

Содержание нитратов, мг/кг сырой массы товарной части растения

                                                                                                     Таблица № 2

Содержание нитратов в различных частях растений

                                                                                              Таблица № 3

Шкала потребности растений

в азотных удобрениях

                                           Таблица №4

Зависимость содержания нитратов от длины плода огурца.

ОТЗЫВ

               на исследовательскую работу «Сравнительная оценка

               зависимости содержания нитрат-ионов от внешних  ус-

               ловий среды в водоёмах города и влияние полива на вы-

               ращивание овощей», представленную Новоузенским

                                агротехнологическим техникумом.

   Рецензируемая работа посвящена актуальной и важной  как в химическом, так и биохимическом аспекте теме – определению нитратов в воде  и других объектах.

   В настоящее время разработаны многочисленные методики определения нитрат,- нитрит- ионов с применением различных физико-химических методов, но, как показывает практика наблюдается значительный разброс результатов при их использовании для анализа одного и того же объекта. Поэтому, следует отметить как положительный опыт  использование в данной работе параллельных анализов с применением потенциометрического метода с нитрат-селективным электродом, причем получено достаточно высокое сходство результатов измерений концентрации нитрат-ионов, полученных различными методами.

  Данная работа представляет интерес для студентов как в познавательной, так и с практической точки зрения. В обосновании работы приводятся данные о роли нитрат-ионов как наиболее распространенных токсичных компонентов природных вод., о влиянии почвенно-экологических наследственных факторов, сбалансированности удобрений на интенсивность поглащения нитратов растениями. Даётся таблица, иллюстрирующая  содержание нитратов в различных овощах и сельскохозяйственных культурах  (27 наименований), а также их распределение по листьям, стеблям, корням растений. Уделяется внимание ПДК нитратов, регламентирующейся ГОСТом, признакам отравления нитратами и первой помощи при их проявлениях, а также последствия при накоплении нитратов в организме человека и животных.

  Экспериментальная часть посвящена методике проведения опытов на базе лаборатории химического кабинета техникума. В качестве объектов анализа выбраны пробы воды из разных водоёмов г. Новоузенска (колодцы, р.»Калач», р.»Чертанла», р.» Б.Узень», водопровод  «Струя») Найдено, концентрация нитрат-ионов в исследуемых объектах не превышает ПДК и по качественной классификации воду можно считать чистой. Интересным представляется факт, что в реках содержание нитрат- ионов выше, чем  в колодцах. Проведен анализ содержания нитрат-ионов в редисе, луке- перо, показавший, что их концентрация также ниже ПДК.

  Приведенные данные позволяют связать теоретические знания с реальной жизнью, что позволяет  повысить интерес студентов к изучаемому предмету.

 В разделе « Организация и проведение опыта» даётся методика приготовления стандартных и рабочих растворов.

  Рецензируемая работа может быть рекомендована для опубликования в качестве учебно-методических указаний для студентов  сельскохозяйственных техникумов

                                          Зав. кафедрой БХ СГАУ

                                           профессор                                               /В.А.Блинов/

                                           Доцент                                                   /А.Б. Иванов/