Загрузил vitkina.nika67

реферат (3)

реклама
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ М. Е. ЕВСЕВЬЕВА»
Факультет естественно-технологический
Кафедра химии, технологии и методик обучения
Направление подготовки
44.03.05 Педагогическое образование
профиль Биология.Химия
РЕФЕРАТ
Миграция нитратов в природной среде, образование нитрозаминов
Выполнил :В.В. Витькина студентка 2 курса группы ЕДХ-120
Проверил: Ю.Ф. Капустина канд.пед.наук, доцент
Оценка руководителя________________________
Саранск 2022
Содержание
Введение…………………………………………………………………….3
1.Проблема распостранения нитратов в природе………………………..4
2. Миграция нитратов в природе………………………………………….7
3.1Нитрозамины ………………………………………………………….9
3.2 Образование нитрозаминов ................................................................. 10
Заключение……………………………………………………………......13
Список использованной литературы ........................................................ 14
2
Введение
Нитраты – соли азотной кислоты. Известны для большинства металлов.
В настоящее время нитраты широко используются во многих отраслях
промышленности, а так же в сельском хозяйстве и медицине. Разнообразие
свойств и
достаточно широкое использование нитратов определяют
актуальность реферата.
Нитраты существовали на земле задолго до появления человека, без
них, невозможна сама жизнь. Они (нитраты) являются источником азота,
имеющего большое значение в жизни растений. Зачастую, их используют для
нормального снабжения растений азотом, которое повышает интенсивность
фотосинтеза, увеличивает ассимиляционную поверхность листьев и срок их
жизни
Цель:
1. Изучить свойства и значение нитратов.
2. На основе анализа литературы узнать основные пути миграции
нитратов.
3. Изучить свойства и образование нитрозаминов.
3
1. Проблема распространения нитратов в природе
Нитраты
широко распространены в окружающей среде, главным
образом в почве и воде. Они являются элементом питания растений, а также
естественным
компонентом
пищевых
продуктов
растительного
происхождения. Высокая концентрация нитратов в почве абсолютно не
токсична для растений, наоборот, она способствует усиленному росту
растений, более активному протеканию процесса фотосинтеза, и в конечном
итоге - более высокому урожаю.
Основным источником азота для растений являются соли азотной
кислоты (нитраты) и соли аммония.
В
естественных
условиях
питание
азотом
происходит
путём
потребления растениями аниона NO3- и катиона NH4+, находящихся в
почвенном растворе и в обменно-поглощенном почвенными коллоидами
состоянии. Поступившие в растения минеральные формы азота проходят
сложный цикл превращения, в конечном итоге включаясь в состав
органических азотистых соединений — аминокислот, амидов и, наконец,
белка. Синтез органических азотистых соединений происходит через аммиак,
образованием его завершается и их распад.
Нитратный азот не может непосредственно использоваться растениями
для синтеза аминокислот.
Нитраты в растениях изначально подвергаются ступенчатому — через
нитрит, гипонитрит и гидроксиламин — ферментативному восстановлению
до аммиака:
Восстановление
нитратов
происходит
с
участием
ферментов,
содержащих микроэлементы — молибден, медь, железо и марганец,— и
требует затрат энергии, аккумулируемой в растениях при фотосинтезе и
окислении углеводов. Восстановление нитратов в растениях осуществляется
по мере использования образующегося аммиака на синтез органических
азотистых соединений. Они являются естественными продуктами обмена
4
азотистых веществ любого живого организма – растительного и животного,
поэтому продуктов, не содержащих нитраты, в природе не бывает. Даже в
организме человека в сутки образуется и используется в обменных процессах
100 мг и более нитратов. Из них, ежедневно попадающих в организм
взрослого человека, 70% поступает с овощами, 20% – с водой и 6% – с мясом
и консервированными продуктами.
Условия азотного питания оказывают большое влияние на рост и
развитие растений. При достаточном снабжении растений азотом в них
усиливается синтез органических азотистых веществ. Растения образуют
мощные листья и стебли с интенсивно-зеленой окраской, хорошо растут и
кустятся; улучшается формирование и развитие органов плодоношения. В
результате - резко повышаются урожай и содержание в нём белка. Однако
при одностороннем избытке азота задерживается созревание растений, они
образуют большую вегетативную массу, но мало зерна или клубней и
корнеплодов; у зерновых и льна избыток азота может вызывать полегание.
При недостатке азота - рост растений резко замедляется, листья бывают
мелкие, бледно-зеленой окраски, что связано с нарушением синтеза
хлорофилла, преждевременно желтеют, стебли становятся тонкими и слабо
ветвятся. Ухудшаются также формирование и развитие репродуктивных
органов и налив зерна, сильно снижаются урожай и содержание белка в нём.
Избыточное количество нитратов вызывает не нормальный ход
функционирования природных экосистем и живых организмов, происходит
снижение биологической ценности продукции и возрастает негативное
воздействие на человека и животных.
Образование и накопление нитратов в почве и в воде становится
экологическим фактором, определяющим не только режим питания растений,
обмен веществ и продуктивность, но и качество урожая, воды и воздуха.
Содержание нитратов в избыточных количествах ухудшает биологическое
качество растительной продукции, создает потенциальную опасность для
здоровья человека и животных. Ярким примером может послужить их
5
действие на развитие вредной микрофлоры кишечника, что приводит к
попаданию в организм человека токсинов, т.е. ядовитых
веществ,
интоксикации и отравлению организма.
Нитраты заметно снижают концентрацию витаминов, которые, в свою
очередь, способствуют сопротивляемости организма неблагоприятным
воздействиям внешней среды, в результате чего замедляется обмен веществ в
организме.
6
2. Миграция нитратов в природе
Основные пищевые цепи миграции нитратов:
промышленные производства — атмосферный воздух — водоемы —
питьевая вода — человек;
азотные минеральные удобрения — почва — газообразные окислы
азота — атмосферный воздух — водоемы — питьевая вода — человек;
азотистые минеральные удобрения — почва — грунтовые воды —
водоемы — питьевая вода — человек;
азотистые минеральные удобрения — почва — растения —
растительные пищевые продукты — человек.
В настоящее время в атмосферу выбрасываются значительные
количества связанного азота. Основными антропогенными источниками
такого выброса являются стационарные установки и автотранспорт,
сжигающие топливо. Ежегодно в атмосферу городов поступает с продуктами
сгорания более 50 млн т окислов азота и с выбросами химической
промышленности – 25 млн т. Накопление нитратов (нитритов) в окружающей
среде превратилось в серьезную проблему, особенно когда возросло
применение азотсодержащих минеральных удобрений. Производство и
потребление минеральных удобрений увеличивается во всем мире. Нитраты
в основном поступают в почву в виде высококачественных удобрений. Это
аммиачная селитра, которая содержит 34-34,5 % азота и признана
универсальным азотным удобрением, нитрат аммония (используется для выращивания хлопка., льна, конопли, овощей).
Ценными удобрениями являются и другие производные азотной
кислоты.
Калиевая
селитра,
например,
содержит
одновременно
два
необходимых для растений вещества – калий и азот, она входит в состав
сложных удобрений, улучшая их физико-химические свойства.
Азот, включенный в состав растительных и животных организмов,
рано или поздно возвращается в почву, где он минерализуется до нитритов.
7
Нитраты как важная составная часть круговорота азота в природе
присутствуют фактически во всех средах окружающего мира: в атмосферном
воздухе, водоемах, почве и растениях.
Нитриты – производные азотной и азотистой кислот. Они устойчивы
при обычных условиях и хорошо кристаллизуются; под воздействием
высоких температур нитраты щелочных и щелочноземельных металлов
разлагаются.
Установлено, что независимо от источников поступления нитраты как
хорошо растворимые в воде соединения включаются в общий цикл
нитратного
азота,
дальнейшие
видоизменения
которого
зависят
от
конкретных условий. Так, например, представляет интерес использованный
растениями азот. Наибольшая часть его подвергается денитрофикации
почвенными микробами и в виде газов аммиака, окислов азота или
газообразного азота улетучивается в атмосферу. Другая часть азота
усваивается
значительная,
почвенными
часть
не
микроорганизмами.
закрепленного
Оставшаяся,
почвой
азота
наиболее
выносится
из
плодородного слоя и безвозвратно теряется, загрязняя малые реки, пруды и
другие
поверхностные
водоемы.
азотсодержащих
минеральных
сопровождаются
побочными
Таким
удобрений,
образом,
особенно
неблагоприятными
применение
их
внесение,
последствиями,
проявляющимися в виде непроизводительных потерь азота, который
накапливается как загрязнитель в окружающей среде. Выбросы производства
минеральных удобрений способствуют повышению содержания нитратов в
пищевых растительных продуктах и питьевой воде.
Главная опасность злоупотребления минеральными удобрениями
связана прежде всего с накоплением в них помимо нитратов и нитритов
нитрозосоединений – сильных канцерогенов, обладающих токсическими
свойствами. Установлено, что с увеличением доз минеральных удобрений
повышается суммарное количество нитрозосоединений в зерновых и овощах.
8
3.1 Нитрозамины
Нитрозамины – органические
нитрозогруппу –
N=O,
соединения,
непосредственно
связанную
содержащие
с
атомом
азота
вторичного амина.
Общая формула: RR'N—N=O
Нитрозированием называется,
замещение
атома
водорода
в
органическом соединении на нитрозогруппу – N=O RR'N—N=O
Важность нитрозаминов как объекта токсикологии
стала очевидной в
1950-е годы, когда было показано, что диметилнитрозамин, промышленный
растворитель, способен вызывать повреждение печени у машинистов. В
1960-е годы были зарегистрированы множественные случаи отравления овец,
связанные с образованием в их пище, обогащенной рыбой (содержащей
высокое количество аминов), нитрозаминов. Вскоре было показано, что
нитрозамины являются мощными канцерогенами для животных. Было
изучено около 300 нитрозаминов, из которых 90% проявляли канцерогенные
свойства. Все протестированные виды, включая лабораторных животных и
обезьян, оказались восприимчивыми к нитрозаминам. Все это явилось
предпосылкой для их тщательного изучения.
9
3.2 Образование нитрозаминов.
Нитрозамины в промышленности непосредственно не используются,
однако широко представлены в напитках (соки, пиво, шотландское виски),
продуктах питания (овощах и фруктах, копчёных изделиях, паштетах и др.
продукции), косметике, сигаретах, выделяются из автомобильных покрышек
и некоторых других резиновых изделий, содержатся в выхлопных газах
автомобилей. Они образуются в готовых изделиях и продуктах питания при
их хранении и использовании.
Фактором
образования служит
наличие вторичных
(и третичных)
аминов, нитрат – и нитрит-ионов, специфических ферментов и химических
веществ-катализаторов процесса нитрозирования.
Нитрозамины формируются и эндогенно, из аминов и нитритов (или
нитратов,
которые
восстанавливаются
в
организме
до
нитритов),
содержащихся в пище.
Донором
нитрогруппы является
ангидрид
азотистой
кислоты.
Поэтому скорость прямой реакции пропорциональна квадрату концентрации
азотистой кислоты. Скорость реакции
также зависит от концентрации
вторичных аминов. Скорость реакции увеличивается в кислых условиях
(после превращения нитрита в азотистую кислоту), но амины активны и в
депротонированной форме, которая преобладает при высоких рН. В
результате для многих аминов оптимальным является рН 2-4, близкий к рН
желудка.
В определенных условиях нитрозамины способны образовываться
прямо в желудке человека из неканцерогенных предшественников —
нитратов и нитритов. Нитриты в кислой среде желудка соединяются с
вторичными и третичными аминами (продуктами неполного расщепления
белков), в результате чего образуется группа нитрозаминов. Нитриты мы
получаем с пищей, но не много, однако в условиях пониженной кислотности
желудочного сока под воздействием нитрифицирующих бактерий из
10
нитратов (а их мы съедаем достаточно с растительной пищей) образуются
нитриты.
В продуктах питания нитриты и нитраты появляются при избыточном
применении азотных удобрений, использовании различных пищевых добавок
(E250 – нитрит натрия, E252 – нитрат калия – консерванты, фиксаторы
окраски)
Образованию
нитрозаминов способствуют
оксиды
азота,
образующиеся в атмосфере. В процессе окисления из азота образуется оксид
азота NO, который затем превращается в диоксид азота, как показано ниже.
Далее происходит гидратация до азотной и азотистой кислот. Это явление
достаточно легко протекает на влажной поверхности (включая поверхность
слизистых). Образование нитрозаминов в процессах, например, пивоварения,
производства табака, а также в районах добычи газа, происходит согласно
следующей реакции:
N2 + O2 → 2NO → 2NO2 → HNO2 + HNO3
В сигаретном дыме примерно 25-45% всего количества содержащихся
в нём нитрозоаминов переходит туда из табака, а остальная их часть
образуется посредством пиросинтеза во время курения. Наиболее важным
единичным фактором, влияющим на количество выделяемых с сигаретным
дымом нитрозаминов при курении, является уровень содержания нитрата в
табаке, поэтому дым от курения высушенного на открытом воздухе табака
значительно богаче нитрозаминами. Употребление сигарет, изготовленных
из табачных смесей, в состав которых входят стебли и жилки листа(т.е.
части, содержащие наибольшее количество нитрата), может значительно
повысить уровень нитрозаминов в сигаретном дыме.
Дым среднестатистической сигареты содержит N-нитрозаминов –
0,00034-0,0027 мг.
Кроме того, никотин, оседающий на стенах, коврах и занавесках
помещений, в которых курят, под действием азотистой кислоты (небольшое
количество
диоксида
азота при
взаимодействии
11
с водой
частично
превращается в азотистую кислоту) может претерпевать превращения в
нитрозамины.
По
оценкам специалистов, один квадратный метр поверхности
прокуренного помещения может содержать несколько сотен нанограммов
нитрозаминов, которые могут попадать в организм через легкие или кожу.
В канцерогенные N-нитрозамины могут превращаться выделяющиеся
из шин вторичные амины и продукты термического распада ускорителей
вулканизации
класса
сульфенамидов
при
их
взаимодействии
с
высокотоксичными оксидами азота.
Из каждой шины автомобиля при его эксплуатации, в результате
износа в течение года, в окружающую среду выбрасывается в среднем 1,14 кг
шинной пыли и мелкодисперсного аэрозоля, содержащего нитрозамины (в
каждом килограмме шинной пыли и мелкодиспесного аэрозоля количество
летучих N-нитрозаминов достигает 70 мкг).
12
Заключение
В природе нет абсолютно чистых продуктов питания. Нитраты в
окружающей среде были и будут. Все дело в том, сколько накапливается их в
продуктах. Нам необходим такой уровень нитратов, который не представляет
опасности для здоровья человека.
В результате проведенной работы мы сделали следующие выводы:
1. Накопление нитратов в растениях зависит от комплекса многих
причин. Так же в любой почве есть микроорганизмы (нитрофикаторы),
которые вызывают процесс образования нитратов. Однако у различных
растений есть и свои индивидуальные особенности по накоплению нитратов.
2. Нитраты способствуют развитию вредной кишечной микрофлоры,
которая выделяет в организм человека ядовитые вещества токсины, в
результате чего происходит отравление организма. Наиболее подвержены
отравлению нитратами дети и люди пожилого возраста.
Использование минерального удобрения увеличивает шанс повышения
содержания
нитратов
в
капусте.
Но,
если
следовать
инструкции
предназначенной для удобрения и не превышать норму, то и нитраты будут в
пределах нормы. К тому же повысится урожайность.
13
Список использованной литературы
1. Андрющенко В.К. Нитраты в овощах и пути их снижения.
Кишинев.1983.- 230 с.
2. Антипина В.Д., Фалунина З.П., Моисеев Ю.В., Рощина Н.Я.
«Нитратная проблема» и пути ее решения. М.:НПО «Хранение».1990. - 98 с.
3. Горелов А.А. Экология. Учебник / А.А. Горелов. - М.: Academia,
2006. - 400 с.
4. Соколов О., Семёнов В., Агаев В., Нитраты в окружающей среде.
Пущино, 1990г., с.216-238.
5. Соколов О.А. Нитраты под строгий контроль. – М.: Наука и жизнь.
2008г., №3.
6. Иванова Т. Н. Элективный курс «Химия и экология»/ Химия в
школе,7, 2010, с. 28.
7. Пичугина Г. В. Обобщение знаний о превращении соединений азота
в почве и в растениях /Химия в школе, 7, 1997,с. 31.
14
Скачать