Опыт 5. Влияние кислотных осадков на памятники архитектуры

 

Выполнение опыта

В пробирку и налейте 2-3 см³ раствора гидроксида кальция.

Пропустите через этот раствор углекислый газ, полученный в аппарате Киппа, до образования осадка СаСO₃. Такой же химический состав имеет мрамор и известняк. Продолжайте пропускание углекислого газа до полного растворения осадка. Какие при этом протекают химические реакции?

Возьмите кусочек мрамора и капните на него разбавленной серной кислотой. Что Вы наблюдаете?

 

Запись результатов опыта

Напишите химические уравнения взаимодействия гидроксида кальция с диоксидом углерода и взаимодействия карбоната кальция СаСО₃ с избытком СO₂ и с серной кислотой.

В выводе объясните, почему кислотные осадки разрушают сооружения из мрамора и известняка.

 

Вопросы для самоконтроля знаний

1. Что является количественной характеристикой кислотности растворов?

2. Дайте определение кислотных осадков, используя понятие “рН”.

3. В чем причины и сущность образования кислотных осадков?

4. Назовите две важнейшие кислоты, присутствующие в кислотных осадках.

5. Напишите уравнения химических реакций, показывающих образование кислотных осадков.

6. Почему чистая дождевая вода имеет слабокислую среду и чему равно значение рН?

7. Можно ли образование кислотных осадков отнести к процессу самоочищения атмосферы?

8. Почему кислотные осадки являются для многих регионов планеты экологической проблемой?

9. Каково влияние кислотных осадков на водные, лесные и почвенные экосистемы?

10. Каким образом тяжелые металлы, находящиеся в почве, попадают в организм человека?

11. Почему снижается плодородие почвы при попадании в нее кислотных осадков?

12. В чем проявляется экономический ущерб, наносимый кислотными осадками?

 

 

Работа № 6

Определение нитратов в различных растениях и их плодах

Теоретическая часть

Азот является одним из важнейших биогенных элементов, необходимых для всех живых организмов. Он входит в состав белков нуклеиновых кислот (генетического материала живых организмов) и аминокислот.

Растения способны усваивать азот, лишь связанный с кислородом или водородом, т.е. переведенный в формы – аммиака NH₃, ионы аммония NH₄⁺ или нитрат-ионы NO₃^–. Соли, содержащие нитрат-ионы, называются нитратами.

Интенсивное применение азотных и калийных удобрений (например, NH₄NO₃, NaNO₃, KNO₃) привело к появлению проблемы нитратов. Избыточное внесение азотных удобрений ведет к аккумуляции этих соединений в растениях. Также происходит загрязнение водоемов и грунтовых вод остатками удобрений.

Наука располагает достоверными данными о накоплении нитратов в овощах, выращенных на полях, получавших низкие нормы минеральных удобрений или вообще их не получавших. Аккумуляции нитратов способствуют теплые и влажные условия выращивания растений, нарушение режимов освещения, а также повреждение и неправильное хранение готовой продукции. Внесение высоких норм навоза также приводит к нитратному загрязнению растений и грунтовых вод.

Разные виды и сорта растений обладают различной способностью к накоплению нитратов. Накопителями нитратов являются семейства тыквенных, капустных. Наибольшее их количество содержится в листовых овощах: петрушке, укропе, сельдерее. Наименьшее количество – в томатах, баклажанах, чесноке, зеленом горошке, винограде, яблоках. Зимние сорта капусты накапливают значительно меньше нитратов, чем летние.

Наибольшее количество нитратов содержится в корнях, стеблях, черешках и жилках листьев. Так у капусты наружные листья содержат в 2 раза больше нитратов, чем внутренние. В жилке листа и кочерыжке содержание нитратов в 2-3 раза больше, чем в листовой части. У кабачков и огурцов содержание нитратов убывает от плодоножки к верхушке.

Допустимые нормы нитратов (по данным ВОЗ) составляют 5 мг (по нитрат-иону) в сутки на 1 кг массы здорового человека, т.е. при массе 50-60 кг – 220 – 300 мг, а при 60-70 кг – 300-350 мг.

При использовании экологически чистых продуктов человек в сутки потребляет около 100 – 200 мг нитратов. Если продукция выращена на “переудобренных” нитратами почвах, то доза получения нитратов превышает норму в 2-5 раз.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) нитратов в различных видах и сортах растений приведены в табл. 1.

Таблица 1

Допустимое содержание нитратов в растительном сырье

 

Растительное сырье	ПДК нитратов, мг/кг продукта
Арбузы
Виноград
Продолжение таблицы 1
Капуста ранняя
Капуста поздняя
Картофель
Морковь ранняя
Морковь поздняя
Огурцы в открытом грунте
Огурцы в закрытом грунте
Томаты
Свекла
Тыква
Груши, яблоки
Кабачки
Лук репчатый
Лук перо
Овощи листовые (салат, петрушка, укроп)
Перец сладкий
Дыня

 

В организме избыточные нитраты не успевают выводиться или расходоваться на синтез биомолекул (белков, аминокислот), а превращаются в нитриты NO₂^–. Именно нитриты представляют угрозу здоровью человека. Восстанавливают нитраты в нитриты различные микроорганизмы, заселяющие преимущественно кишечник. Степень восстановления нитратов зависит от количества нитратов в продуктах и условий жизнедеятельности микроорганизмов. Для развития кишечной микрофлоры благоприятна слабощелочная и нейтральная среда. Поэтому наиболее чувствительны к нитратам люди с пониженной кислотностью желудка: дети до года и больные гастритом и диспепсией. У таких людей микрофлора толстого кишечника может проникать в желудок, и тогда резко увеличивается процент восстановления нитратов по сравнению со здоровыми людьми. К избытку нитратов в воде и пище наиболее чувствительны дети, особенно первого года жизни. Противонитратные механизмы у ребенка формируются только к одному году.

Нитриты, всасываясь в кровь, способствуют понижению содержания гемоглобина и нарушению его транспортной функции. Также они окисляют фермент клеточного дыхания, что вызывает нарушение усвоения кислорода клетками. В результате развивается гипоксия, которая вызывает накопление кислых продуктов промежуточного обмена веществ – кетоновых тел (альдегиды, ацетон, бета-оксимасляная кислота и др.), вызывающих развитие дистрофических изменений во внутренних органах и системах.

Кроме того, нитриты в организме взаимодействуют с аминокислотами и другими азотсодержащими веществами, образуя нитрозоамины и гидроксиламины, обладающие иммунодепрессивным, канцерогенным, тератогенным и другими биологическими действиями.

Нитриты обладают также сосудорасширяющим действием, вызывают падение артериального давления и ослабляют сердечную деятельность.

Содержание нитратов можно уменьшить вымачиванием, кипячением продуктов, удалением тех частей, которые содержат большое количество нитратов.

Экспериментальная часть

 

Тема работы “Определение нитратов в различных растениях и их плодах”.

Цель работы – исследование содержания нитратов в зависимости от вида и части растения.

 

Опыт 1. Построение градуировочной таблицы для определения количества нитратов.

 

Метод определения нитратов у различных видов тканей и частей овощной продукции основан на качественной реакции нитрат иона (NO₃^–) с индикатором дифениламином. В зависимости от количества нитрат-ионов происходит окрашивание сока или среза ткани от устойчивого иссиня-черного цвета до голубого быстро исчезающего (табл.2).

 

Выполнение опыта

В семи бюксах приготовлены калиброванные растворы нитрата натрия, концентрации которых соответствуют различному содержанию нитратов в растениях: от максимального – 3000мг/кг до минимального – 47 мг/кг. В серии калиброванных растворов концентрация каждого последующего раствора в два раза меньше концентрации предыдущего раствора (см. табл. 2).

Под предметное стекло подложите лист белой бумаги. На стекло капните по одной капле каждого исследуемого раствора (следите, чтобы между каплями оставалось расстояние ~ 2см) и в каждую каплю добавьте по 2 - 3 капли индикатора дифениламина. Отметьте характер окраски раствора и занесите свой результат в таблицу, аналогичную табл.2.

 

Запись результатов опыта

Таблица 2

Характер окраски дифениламина в зависимости от концентрации нитрата натрия

 

№ пробы	Концентрация нитрата натрия, мг/кг	Характер окраски	Баллы
		Сок или срез окрашивается быстро и интенсивно в иссиня-черный цвет. Окраска устойчива и не пропадает
		Сок или срез окрашивается в темно-синий цвет. Окраска сохраняется некоторое время
		Сок или срез окрашивается в синий цвет. Окраска наступает не сразу
		Окраска светло-синяя, исчезает через 2-3 минуты
		Окраска быстро исчезает, окрашиваются главным образом проводящие пучки
Продолжение таблицы 2
		Следы голубой, быстро исчезающей окраски
		Нет ни голубой, ни синей окраски, возможно порозовение

 

В выводе объясните значение градуировочной таблицы при определении содержания нитратов в различных растениях и их плодах.