Вредные вещества в окружающей среде. Нитраты и нитриты. Определение содержания нитратов и нитритов в воде

Цель работы: изучить круг вопросов по проблеме «нитраты», осознать их значение, раскрыть последствия действия нитратов и нитритов на процессы жизнедеятельности, научиться определять уровень нитратов и нитритов в воде.

Теоретическое введение. Нитраты – соли азотной кислоты. Нитраты нескольких металлов (натрия, калия, кальция, бария), а также аммония называются селитрами и представляют собой широко применяемые в сельском хозяйстве минеральные удобрения. При несоблюдении норм удобрения полей нитраты накапливаются в воде, в пищевых продуктах и вызывают тяжелые отравления.

Источники нитратов: вода, овощи, фрукты, картофель, молочные и мясные продукты, хлебобулочные изделия, лекарства, воздух. В овощах нитраты способны накапливаться в очень широких пределах, а в ягодах и фруктах практически не накапливаются.

Для взрослого человека смертельная доза нитратов составляет от 8 до 14 г, острые отравления наступают при приеме от 1 до 4 г нитратов.

Вопрос о допустимом содержании нитратов в дневном рационе до сих пор остается спорным. По различным данным ПДК по нитратам варьирует от 100 до 900 мг/100 кг живого веса. ВОЗ при ООН установила единую норму – 500 мг/сутки. Для грудного ребенка доза 10 мг/сутки считается токсичной; для крупного рогатого скота – 75-140 мг/кг ж.в.; для рыбоводческих хозяйств – 20 мг/л.

Токсичная доза нитратов для животных составляет 0, 13 г на 1 кг массы тела, а летальная около 1 г. Норма поступления нитратов на одно взрослое животное КРС (550 кг живого веса) находится в довольно широком диапазоне: от 24 до 188 г (сутки). Основная причина столь широкого колебания кроется, по-видимому, в составе сопутствующих веществ, углеводов, витаминов, клетчатки, а также индивидуального состояния животного и количества корма, потребляемого за одним прием.

Все опасные последствия для человека, в том числе рак и метгемоглобинемию, вызывает не сами нитраты, а их метаболиты – нитриты, восстанавливающиеся из нитратов воды и пищи при хранении, кулинарной обработке и в пищеварительном тракте человека под действием разнообразных микроорганизмов, в том числе и необходимых для человека.

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.

Основные источники нитратов в ненарушенных и агроландшафтах - органическое вещество почвы, минерализация которого обеспечивает постоянное образование нитратов.

Антропогенные источники нитратов подразделяются на аграрные (минеральные и органические удобрения, животноводческое производство), индустриальные (отходы промышленного производства и сточные воды) и коммунально-бытовые.

Количество нитратов в природных водах определяется воздействием комплекса факторов (биологические, гидрохимические, геоморфологические, климатические, физико-химические свойства почв водосборной территории). содержание нитратов в поверхностных и грунтовых водах существенно меняется в зависимости от вида деятельности человека. Большое количество нитратов содержится в коллекторных и дренажных водах, дренирующих сельскохозяйственные территории, на которых применяются азотные удобрения и навоз.

Допустимая суточная доза нитратов для человека – 300-325 мг. Предельно допустимая концентрация нитратов воде – 45 мг/л, при среднем количестве потребляемой воды – 2 л в сутки.

Когда питание растений разбалансировано по азоту, калию, фосфору, микроэлементам или растениям не хватает воды и света, они аккумулируют (накапливают) большое количество нитратов. Нитраты не оказывают токсического воздействия на растения.

Избыток нитратов в почве практически всегда приводит к избытку нитратов в растениях.

С продуктами животного происхождения в организм человека, как правило, поступает незначительное количество нитратов. Тем не менее, накопление нитратного азота в них обусловлено, по всей видимости, с одной стороны, использованием животных кормов с высоким уровнем нитратов, а с другой - поступлением их в продукты в процессе технологической переработки.

Нормальное количество нитратов в мышцах жвачных животных – 0, 5-1, 0 мг/100 г, в крови – 2-3 мг. Однако поступление нитратов с кормами может вызвать увеличение их содержания в крови и тканях на 200-300%. При скармливании животным травы с высоким уровнем нитратов (0, 325%), накопившихся под действием высоких доз азота (480 кг/га), их содержание в мясе крупного рогатого скота возрастало с 0, 07 до 0, 16%. Количество нитратов в молоке также зависит от качества кормов. Несмотря на то, что в молоке присутствует незначительное количество нитратов, тем не менее скармливание коровам травы с высоким уровнем нитратного азота может повысить их содержание в 2-3 раза.

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.

Содержание нитратов в молоке может расти при его прогревании в процессе технологической переработки.

Количество нитратов в различных видах кормов варьирует в довольно широких пределах: от 30 до 79000 мг/кг в сене, от 150 до 2500 мг/кг в сенаже, от 200 до 2300 мг/кг в зеленой массе кукурузы. Высоким уровнем отличаются кормовые корнеплоды кормовой и сахарной свеклы, а также продукт переработки сахарной свеклы, свекловичный жом, широко используемый на корм животных. Широкое варьирование содержания нитратов в кормах связано как с экологией и технологией выращивания кормовых культур, так и с их видовыми особенностями.

Содержание нитратов невелико в рыбе и в свежезамороженных продуктах. В процессе переработки рыбы (горячее копчение) часть нитратов переходит в нитриды.

Как нитраты, так и нитриты широко используются при производстве и консервировании мясных изделий, а в некоторых странах при консервировании рыбы, а также при приготовлении сыра. Обработка этими солями мяса в значительной степени обеспечивает защиту против ботулизма, вызываемого токсинпроуцирующими штаммами, последние иногда могут присутствовать в сырном мясе и сохраняется в мясных продуктах после кулинарной обработки. Нитраты используются и в целях получения характерного розового цвета и вкуса мясных продуктов.