Опытническая работа
школьников
по экологии
М. З.Федорова, О. В.Устюкова
Преподавание
экологии в школах сопряжено со значительными трудностями, которые определяются
рядом факторов, таких, как отсутствие единого подхода к рассмотрению многих
направлений этой комплексной науки, неразработанность ряда положений,
недостаточное количество и качество учебников и учебных пособий и др. Особые
сложности связаны с проведением занятий по экологии человека. Здесь можно
ограничиться проведением лишь небольшого количества исследований по изучению
влияния на функциональное состояние организма некоторых естественных и
антропогенных факторов среды (например, биоритмологическая организация функций,
изменение умственной работоспособности и продуктивности интеллектуальной
деятельности в условиях шума и т.п.) и некоторыми работами гигиенической
направленности. К числу последних относится изучение загрязнения окружающей
среды для здоровья человека и других живых существ химическими веществами.
Предлагается два направления исследовательской работы школьников: 1) изучение
содержания нитратов в сельскохозяйственных продуктах и питьевой воде; 2)
контроль за выпадением кислотных дождей. Участниками исследования могут быть
несколько учеников, работающих в разных районах (например, на своих дачных
участках).
Перед
проведением исследований учащиеся должны получить теоретические знания об
источниках загрязнения данными веществами, путях миграции и трансформации в
экологических системах, познакомиться с санитарно-гигиенической и
токсикологической характеристикой вещества, мерах профилактики и средствах
защиты.
Определение нитратов риванольным методом
Основными
источниками поступления нитратов в организм человека являются продукты
растениеводства (80-85%) и питьевая вода. Токсическое действие нитратов
обусловлено как их прямым влиянием (гипоксия тканей за счет угнетения
ферментных систем, участвующих в тканевом дыхании), так и действием нитритов
(гемическая гипоксия, обусловленная образованием метгемоглобина), образующихся
в организме из нитратов под воздействием микрофлоры кишечника и тканевых
ферментов. В свою очередь, нитриты взаимодействуют с аминами, образуя
канцерогенные вещества - нитрозамины (один из факторов злокачественных
опухолей).
В
недозревших овощах содержание нитратов всегда выше, чем в созревших.
Метод нитратного контроля
(предложен
1-м Московским медицинским институтом имени И. М. Сеченова)
Для
работы необходимо: риванол (можно приобрести в аптеках), 0,9% раствор хлорида
натрия, соляная кислота (плотность 1,038-1,041), порошок цинка.
I.
Определение нитритов в воде.
К
1 мл воды прибавляют 2 мл 0,9% раствора хлорида натрия. Затем 2 мл
приготовленной таким образом воды смешивают с 1 мл риванольного реактива
(таблетку растворяют при нагревании в 200 мл аптечной соляной кислоты). Если
появляется бледно-розовая окраска, значит, уровень нитритов в питьевой воде
недопустим.
II.
Определение нитратов в воде.
К
1 мл воды добавляют 2,2 мл 0,9% раствора хлорида натрия. Затем отбирают 2 мл
приготовленного раствора, добавляют 1 мл солянокислого раствора риванола и
немного порошка цинка (на кончике ножа). Если в течение 3-5 мин желтая окраска
риванола исчезнет и раствор окрасится в бледно-розовый цвет, то содержание
нитратов в питьевой воде недопустимо.
III.
Определение нитратов в продуктах.
Нитрат
в продуктах восстанавливают до нитрит-ионов, которые диазотируют риванолом с
образованием окрашенного соединения.
Исходно
предполагается, что содержание нитратов в продукте - предельно допустимое.
Поэтому разбавляют пробу так, чтобы концентрация нитрата в ней сравнялась с
пределом обнаружения данным методом. Если концентрация превышена, то раствор
окрасится в бледно-розовый цвет. Количество разбавлений можно вычислить по
формуле:
Х
= ГОСТ + 1, где
М
х К
Х
- количество разбавлений, ГОСТ - норма нитратов для исследуемого продукта, М -
предел обнаружения данным методом, К - табличный коэффициент содержания влаги в
продукте.М = 20 мг/л
К:
для огурцов, томатов, редиса, салата, баклажанов, капусты, перца, кабачков,
щавеля, дынь, арбузов, свеклы - 0,9; картофеля, моркови, зеленого горошка и
фруктов - 0,8; мяса - 0,5 (см.табл. 1 и 2)
Таблица
1
Примеры
расчета количества разбавлений
2
мл разведенного продуктового сока смешивают с 1 мл солянокислого раствора
риванола и добавляют на кончике ножа цинковый порошок. Если в растворе содержится
более 20 мг/л нитратов, то желтая окраска раствора постепенно обесцвечивается и
сменяется розовой. Это означает, что нормы нитратов в этом продукте превышены.
(Нитриты
определяют как в воде: разбавляют сок по приведенной выше формуле).
!
Температура для анализа не должна превышать 18оС !
!
При содержании даже небольшого количества аскорбиновой кислоты реакция
нитрозирования, сопровождающаяся образованием окрашенных веществ, не идет !
То
же самое происходит и в организме. Не случайно аскорбиновая кислота
рекомендована Всемирной Организацией Здравоохранения (ВОЗ) как обязательный
компонент диеты для людей, принимающих аминосодержащие лекарственные препараты,
и просто при опасности нитратного отравления.
Овощи
и фрукты, содержащие большое количество витамина С, нельзя анализировать на
нитраты и нитриты без предварительной обработки. Аскорбиновая кислота
устраняется с помощью метода предельных разбавлений. Для большей уверенности
разбавленные соки капусты, лимона и осенних яблок перед анализом следует хорошо
прокипятить 5-10 мин., а затем довести водой до прежнего объема. Аскорбиновая
кислота при нагревании разрушается.
Таблица
2
Допустимые
уровни мг нитрат-иона/кг
Допустимая
суточная доза нитратов для человека - 300 - 325 мг. Предельно допустимая
концентрация нитратов в воде - 45 мг/л, при среднем количестве потребляемой
воды - 2 л в сутки.
Контроль за выпадением
кислотных осадков
Кислотными
называют любые осадки: дожди, туманы, снег, росы - кислотность которых выше
нормальной. Промышленные и транспортные загрязнения ведут к выбросам в
атмосферу оксидов серы и азота. Они реагируют с парами воды, образуют серную и
азотную кислоты, которые возвращаются на землю с осадками, из-за чего последние
становятся ненормально кислыми. Их влияние на экосистемы многообразно (см.
список рекомендованной литературы).
В
отсутствие загрязнителей у дождевой воды обычно слабокислая реакция (pH = 5,6),
поскольку в ней легко растворяется углекислый газ из воздуха с образованием
слабой угольной кислоты. Кислотными называют осадки с pH 5,5 и ниже. Значение
pH легко измерить с помощью индикаторной бумаги, которая есть в любой
лаборатории. Полоску индикаторной бумаги опускают в раствор и сверяют ее цвет с
прилагаемым эталоном.
Кислотные
осадки снижают урожай, вызывая повреждение, а иногда и гибель растений,
уничтожают жизнь в пресных водоемах.
Участие
школьников в несложных исследованиях подобного рода имеет важное значение, т.к.
способствует распространению экологических знаний не только по вертикали
(образовательные учреждения - население), но и по горизонтали, т.к. ученик
делится своими знаниями и результатами опытов с родственниками, друзьями и
знакомыми.
Список литературы
По
нитратам:
[1]
Дерягина В.П. Ах, нитраты! И кто же вас выдумал? // Здоровье. 1989. №9.
[2]
Мугниев А.Ф., Посмитная И.В. Содержание нитратов в овощах можно регулировать //
Картофель и овощи. 1989. №1.
[3]
Рычков А.Л. Нитратная кухня // Химия и жизнь. 1989. №7.
[4]
Соколов О.А. Особенности распределения нитратов в овощах // Картофель и овощи.
1987. №6.
[5]
Чапкявичене Э.С. Как уменьшить содержание нитратов и нитритов в овощах //
Здоровье. 1988. №3.
[6]
Эвенштейн З. Нитраты, нитриты, нитрозамины // Общественное питание. 1989. №3.
По
кислотным осадкам:
[1]
Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: В 3-х т. Т.3. М.: Мир, 1990.
[2]
Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2-х т. Т.1. М.: Мир,
1993.
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.yspu.yar.ru