Загальна екологія (та неоекологія

Проте якщо випадання  кислотних опадів і надалі продовжуватиметься в колишньому об'ємі, набагато більшу дію на людство нададуть втрати озер і лісів, їх економічної, екологічної і естетичної цінності, а також наслідки посиленої ґрунтової ерозії. Очевидно, що відсутність прийнятної стратегії боротьби з цими опадами підриває основи стійкого розвитку суспільства.

Для попередження небезпечної  дії кислотних опадів на екосистеми і антропогенні споруди необхідно  добиватися зниження викидів в атмосферу  оксидів сірки і азоту.

 

3.2 Устаткування і реактиви

 

В лабораторній роботі визначення рН дощових опадів виконується двома різними способами. Для визначення рН опадів по способу № 1 необхідно таке устаткування і реактиви: бюретка на 25 мл; мірний циліндр на 25 мл; колби конічні на 250 мл – 3 шт; мірний стакан і воронка; розчин КОН; індикатор фенолфталеїн.

Для визначення рН опадів по способу № 2 необхідно таке устаткування і реактиви: осадкомір або судини для збору і зберігання води; чашки для випаровування; водяна лазня; чашки Петрі; фільтрувальний папір; пінцет; індикаторний папір.

 

 

3.3 Порядок виконання лабораторної роботи

 

3.3.1 Визначення рН опадів (спосіб № 1)

 

1. У конічну колбу мірним циліндром відбирають 25 мл кислотних опадів певного зразка.
2. У бюретку, закріплену в штативі, наливають титрант КОН і доводять його об'єм до нульової відмітки, заздалегідь заповнивши носик бюретки.
3. У кожну колбу з кислотними опадами додають 3 – 4 краплі індикатора фенолфталеїну і титрують розчином КОН до переходу забарвлення від безбарвної до слабо–рожевої, незникаючої протягом 20 сек.
4. Результати титрування записують в табл. 3.4.
5. Знаходять середнє арифметичне з трьох визначень і отриманий результат підставляють у формулу, розраховуючи значення концентрації [Н+]:

 

,

 

де    С [ОН–] –  концентрація КОН (г экв/л);

V [ОН–] – об'єм розчину КОН, що пішов на титрування, мл;

V [Н+] – об'єм кислотних опадів узятий для визначення, мл.

 

Таблиця 3.4 – Результати проведення лабораторної роботи

№ досліду	Об'єм кислотних опадів, мл	Об'єм розчину КОН, що пішов на титрування, мл	Середнє арифметичне  значення об'єму розчину КОН, мл	Значення концентрації [Н+]	рН опадів
1.
2.
3.

 

 

 

6. Обчислюють значення  рН за формулою:

рН = – lg С[Н+].

 

7. Отримані результати  рН порівнюють з шкалою і  роблять висновок про рН досліджуваного  зразка.

 

3.3.2 Визначення рН опадів (спосіб № 2)

 

1. Опади збирають осадкоміром (у разі наявності такого). Їх можна також зібрати під час дощу в різних місцях в широкі судини, наприклад, кристалізатори. Можна використовувати який щойно випав сніг.
2. 600 мл опадів (у 3-кратній повторності) упарюють у випарювальних чашках на водяній лазні, постійно підливаючи нові порції рідини. Як заміну випарних чашок можна використовувати невеликі блюдця, а замість водяної лазні - високі консервні банки, на дно яких наливають воду.
3. Після випаровування дощової вологи в чашку додають по краплях 6 мл дистильованої води і ретельно розтирають осад скляною паличкою, зливаючи все в пробірку. Нові краплі води (3 рази) очищають чашку повністю. Об'єм рідини в пробірці повинен складати 6мл (концентрація збільшується в 100 разів). Для визначення рН опадів по сухому залишку використовують 1 мл рідини з пробірки.
4. рН визначають опусканням індикаторного папірця в рідину і порівнянням кольору, що змінився, з шкалою на коробочці індикаторного паперу. Застосовується наступна градація опадів, рН: сильнокислі (3-4), кислі (4-5), слабокислі (5-6), нейтральні (6-7), слаболужні (7-8), лужні (8-9), сильнолужні (9-10). Описати всі спостереження і зробити висновок по кислотності опадів.
5. Письмово роблять висновки значення рН по зміні кольору індикаторного папірця.

 

3.4 Зміст звіту

 

У звіті повинно бути:

1. Назва й мета лабораторної роботи.
2. Короткі теоретичні відомості.
3. Порядок виконання лабораторної роботи по способу № 1 й способу № 2.
4. Розрахунки визначення рН опадів й таблиця 3.4.
5. Письмово зробити висновки.
6. Описати спостереження визначення рН опадів по способу № 2 й письмово зробити висновки.

 

 

3.5 Контрольні питання

 

1. Які опади називають „кислотними”?
2. Чим обумовлено виникнення кислотних опадів?
3. Назвіть причини потрапляння з’єднання сірки в атмосферу.
4. Назвіть причини потрапляння з’єднання азоту в атмосферу.
5. Від чого залежить рН опадів?
6. Що являється мірою кислотності води?
7. Наведіть приклади впливу кислотних опадів на екосистеми.

4  Лабораторна робота № 4.

 

«ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАБРУДНЕННЯ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ НІТРАТАМИ І ЇХ ВИЗНАЧЕННЯ В РІЗНИХ ОВОЧЕВИХ КУЛЬТУРАХ»

 

Мета роботи: експериментально визначити вміст нітратів в різних овочевих культурах.

 

 

4.1 Короткі теоретичні відомості

 

Нітрати - невід'ємна частина всіх наземних і водних екосистем, оскільки процес нітрифікації, ведучий до утворення окислених неорганічних з'єднань азоту, носить глобальний характер. В той же час, у зв'язку із застосуванням у великих масштабах азотних добрив, надходження неорганічних з'єднань азоту в рослини зростає. Надмірне споживання азоту добрив не тільки веде до акумуляції нітратів в рослинах, але і сприяє забрудненню водоймищ і ґрунтових вод залишками добрив, внаслідок чого територія забруднення сільгосппродукції нітратами розширюється. Проте накопичення нітратів в рослинах може походити не тільки від надлишку азотних добрив, але і при недоліку інших їх видів (фосфорних, калійних і ін.) шляхом часткової заміни бракуючих іонів іонами нітрату при мінеральному живленні, а також при зниженні у ряду рослин активності ферменту нітратредуктази, що перетворює нітрати в білки.

Зважаючи на це спостерігається  чітка відмінність видів і  сортів рослин по накопиченню і змісту нітратів. Існують, наприклад, види овочевих культур з великим і малим  змістом нітратів. Так, накопичувачами нітратів є сімейства гарбузових, капустяних, селерових. Найбільша їх кількість міститься в листових овочах: петрушці, кропі, селері (табл. 4.1), найменше - в томатах, баклажанах, часнику, зеленому горошку, винограді, яблуках і ін.

Таблиця 4.1 - Вміст нітратів в сільськогосподарській продукції і їх допустимі рівні (мг/кг сирої маси по іону нітрату)

 

Вид рослини	Зміст нітратів	Допустимі рівні
		Для відкритого грунту	Для закритого грунту
Кавуни	40 - 600	60	-
Баклажани	80 - 270	-	-
Бруква	400 - 550	400	-
Горошок зелений	20 - 80	-	-
Дині	40 - 500	90	-
Капуста білокачанна	600 - 3000	900	-
Кабачки	400 - 700	400	400
Картопля	40 - 980	250	-
Крес-салат	1300 - 4900	2000	3000
Лук зелений	40 - 1400	600	800
Лук ріпчастий	60 - 900	80	-
Морква	160 - 2200	400	-
Огірки	80 - 560	150	400
Перець солодкий	40 - 330	200	400
Петрушка (зелень)	1700 - 2500	1800	-
Редька чорна	1500 - 1800	1300	-
Редиска	400 - 2700	1500	-
Ріпа	600 - 900	700	-
Салат	400 - 2900	2000	3000
Буряк їдальний	200 - 4500	1400	-
Томати	10 - 180	150	300
Кріп	400 - 2200	2000	3000
Квасоля	20 - 900	-	-
Часник	40 - 300	-	-
Шпинат	600 - 4000	1200	-
Щавель	240 - 400	-	-

 

 

І між окремими сортами існують  в цьому відношенні сильні відмінності. Так, сорти моркви «шамгаіе», «піонер» відрізняються низьким змістом нітратів, а «нантська», «лосиноостровська» - високим. Зимові сорти капусти мало накопичують нітратів в порівнянні з літніми.

Найбільша кількість нітратів міститься  в органах рослин, що смокчуть і  провідних, - корінні, стеблах, черешках і жилках листя. Так, у капусти зовнішнє листя качана містить в 2 рази більше нітратів, ніж внутрішні. А в жилці листа і кочережки зміст нітратів в 2-3 рази більше, ніж в листовій пластинці (рис. 4.1). У кабачків, огірків і т.п. плодів нітрати убувають від плодоніжки до верхівки

В результаті вживання продуктів, що містять підвищену кількість  нітратів, людина може захворіти метгемоглобінією. При цьому захворюванні іон NО₃ взаємодіє з гемоглобіном крові, окисляючи залізо, що входить в гемоглобін, до тривалентного, а метгемоглобін, що утворився в результаті цього, не здатний переносити кисень і людина випробовує кисневу недостатність: задихається при фізичних навантаженнях.

У шлунково-кишковому  тракті надмірна кількість нітратів під дією мікрофлори кишечнику перетворюється на токсичний нітрит, а далі можливо перетворення їх в нітрозоаміни - сильні канцерогенні отрути, що викликають пухлини. У зв'язку з цим при вживанні в пишу рослин - накопичувачів нітратів важливо нітрати розбавляти і вживати в малих дозах. Зміст нітратів можна зменшити вимочуванням, кип'яченням продуктів (якщо відвар не використовується), видаленням тих частин, які містять велику кількість нітратів.

Допустимі норми нітратів (за даними ВІЗ) складають 5 міліграм (по іону нітрату) в добу на 1 кг маси дорослої людини, тобто при масі 50 - 60кг - це 220 - 300 міліграм, а при 60 - 70 кг – 300 - 350 міліграм.

 

 

 

 

 

Рис. 4.1 - Розподіл нітратів в рослинах (мг/кг сирої маси)

4.2 Устаткування і реактиви

 

У даній лабораторній роботі викладений метод визначення нітратів у різних видів, сортів, тканин і частин овочевої продукції, який заснований на добре відомій реакції іона нітрату з дифеніламіном. При цьому пропонується застосування двох варіантів: з використанням вичавленого соку і цілих рослин. Для виконання лабораторної роботи знадобляться наступне устаткування і реактиви:

1) ступки малі з  товкачами; 2) предметні стекла; 3) марлеві серветки; 4) дрібні місткості – бульбашки з-під Пеніциліну з пробками; 5) піпетки хімічні на 5 мл; 6) піпетки медичні; 7) скальпелі; 8) 1%-ный розчин дифеніламіну в концентрованій сірчаній кислоті; 9) початковий розчин NaNO₃ для побудови калібрувальної кривої; 10) дистильована вода; 11) термостійкий хімічний стакан на 0,5 - 1 л для кип'ячення овочів; 12) електроплитка.

 

 

4.3 Порядок виконання лабораторної роботи

 

Студентам необхідно принести різні  овочі, куплені в магазині або  з власної земельної ділянки, що містять найбільшу кількість  нітратів (див. табл. 4.1), з нефарбованим соком (капуста, огірки, кабачки, картопля, диня і ін.). Овочі слід вимити і обсушити.

Студенти умовно «ділиться» на 4 підгрупи і кожна підгрупа виконує своє завдання.

 

Перша підгрупа студентів  готує серію калібрувальних розчинів:

 

1. У одну з бульбашок наливають 10 мл початкового розчину NaNO₃, відповідного по концентрації максимальному змісту нітратів в овочах (див. табл. 2.1) - 3000 міліграм на кг Слід зазначити, що в окремих органах рослин зустрічаються і значно великі концентрації.
2. Серію калібрувальних розчинів готують шляхом розбавлення навпіл попереднього розчину: до 5 мл початкового розчину додається 5мл дистильованої води, збовтується і т.д.
3. Розбавлення проводиться 7 разів, тобто одержують серію розчинів з різним змістом нітратів: 3000, 1500, 750, 375, 188, 94, 47, 23 мг/кг.
4. Під наочне скло підкладається лист білого паперу, на скло капають дві краплі розчину, що вивчається, і дві такі ж краплі дифеніламіну в триразовій повторності.
5. Описують реакцію згідно градації, приклад якої представлений табл. 4.2.
6. Одержану градацію використовує решта підгруп студентів для своїх типів аналізів.

 

Друга підгрупа студентів  визначають вміст нітратів в соку овочів:

 

1. Овочі і плоди розчленовують на частини: а) зона, що примикає до плодоніжки, б) шкірка, в) периферійна частина, г) серединна частина (кочережка у капусти), жилки, лист без жилок.
2. Кожний із студентів даної підгрупи вибирає свою частину овоча для дослідження.
3. Вирізані частини дрібно ріжуть ножем і швидко розтирають в ступці.
4. Сік віджимають через 2-3 шару марлі.
5. 2 краплі соку капають на чисте наочне скло, покладене на білий папір і додають 2 краплі дифеніламіну.
6. Швидко описують всі спостережувані реакції і згідно складеною першою підгрупою таблиці 2.2 записують свої спостереження у формі таблиці 4.3.
7. Досвід повторюють 2-3 рази.
8. У разі сумнівів у вмісті нітратів в тій або іншій частині овочевої продукції капають поряд калібрувальний розчин з відомою концентрацією речовини і повторюють реакцію з дифеніламіном.