Урок-дискуссия по химии в 9-м классе по теме
«Нитраты: вред или польза?»
Образовательная цель: расширить и обобщить знания учащихся о минеральных удобрениях, их составе и классификации, свойствах минеральных удобрений, роли их в получении высоких урожаев.
Воспитательная цель: стимулировать инициативность учащихся, формировать их коммуникативную и дискуссионную культуру, обсудить
проблемы охраны окружающей среды и возможные последствия загрязнения её для природы, человека и общества, приучить работать с научно-популярной литературой, формировать общественное мнение.
Развивающая цель: развивать критическое мышление школьников, их рефлексивное мышление, установить взаимосвязь и взаимозависимость живого и неживого вещества планеты, связь биологии с различными отраслями народного хозяйства (сельское хозяйство, медицина, промышленность).
Тип урока: урок закрепления знаний
Форма проведения урока: перекрестная дискуссия
Схема проведения подготовительного этапа перекрестной дискуссии
На первом этапе каждый из учащихся индивидуально пишет по три-пять аргументов в поддержку каждой из точек зрения. Аргументы обобщаются в микрогруппах, и каждая микрогруппа представляет список из пяти аргументов в пользу одной точки зрения и пяти аргументов в пользу второй точки зрения. Составляется общий список аргументов.
[pic]
1.
За:
♦ Нитроген является строительным материалом для протеинов
♦ Нитроген усваивается растениями только в связанном виде
♦ Нитраты легко выводятся из организма
Против:
♦ В растениях нитраты превращаются в ядовитые нитриты
♦ Причиной избытка нитратов в растениях являются нитратные удобрения
♦ Избыток нитратов приводит к тяжелым отравлениям.
2.
За:
♦ Концентрацию нитратов в продуктах можно легко уменьшить
♦ Без Нитрогена в растениях возникает азотное голодание
♦ Нитрат-анион в организм человека поставляют не только растения
Против:
♦ Нитриты связывают гемоглобин крови
♦ Нитратные удобрения загрязняют почву и воду
♦ Нитриты образуют канцерогенные нитрозамины
3.
За:
♦ Витамины блокируют образование нитратов
♦ Нитрат-анион уменьшает вязкость крови
♦ Тепловая обработка овощей снижает количество нитратов
Против:
♦ Нитраты опасны для человека
♦ Тепловая обработка снижает количество витаминов
♦ Методы определения нитратов в растительных продуктах неэффективны
На втором этапе класс делится на две группы – в первую группу входят те учащееся, которым ближе первая точка зрения, во вторую – те, кому ближе вторая точка зрения. Каждая группа ранжирует свои аргументы по степени важности.
Ранжирование каждой группой выдвинутых аргументов по степени важности:
Нитратные удобрения: вред или польза?
1-я группа
Польза
1. Нитраные удобрения очень важны, т.к. поставляют растениям жизненно важный элемент Нитроген.
2. Нитратные удобрения безопасны, т.к. нитраты не приносят вред человеческому организму.
3. Источники поступления нитратов в организм человека не только растения, а значит нельзя возлагать всю вину на нитратные удобрения.
4. Существуют доступные методы определения нитратов в растительных продуктах.
5. Используя простые правила, можно снизить содержание нитратов в растительных продуктах.
2-я группа
Вред
1. Нитратные удобрения – самые опасные из удобрений.
2. Нитратные удобрения оказывают опасное воздействие на организм человека.
3. Основные источники поступления нитратов в организм человека – продукты растительного происхождения.
4. Существующие методы определения нитратов в овощах и фруктах либо недоступны, либо неэффективны.
5. Методы снижения концентрации нитратов в растительной продукции значительно уменьшают содержание витаминов в ней.
Проведение дискуссии в перекрестном режиме: первая группа высказывает свой первый аргумент – вторая группа его опровергает – вторая группа высказывает свой первый аргумент – первая группа его опровергает и т.д.
Материал для обсуждения в группах
1. Химические аспекты нитратных удобрений
З Нитратные удобрения – нитраты - это соли нитратной кислоты ( например, КNО3, NаNО3, NН4NО3), который содержит жизненно важный химический элемент – Нитроген, входящий в состав аминокислот и белков – основных строительных материалов земной формы жизни. Любые растения постоянно извлекают нитраты из почвы и превращают их в органические соединения. В этом и заключается уникальная особенность растений – из минеральных солей производить органику. При недостатке Нитрогена в почве у растений возникает азотное голодание. Оно характеризуется изменением зеленой окраски листьев, так как задерживается образование хлорофилла. Листья приобретают бледно-зеленую окраску. Другой признак азотного голодания растений – это сильная задержка роста из-за ограниченного роста белков, необходимых для формирования молодой клетки.
Большинство растений не могут употреблять молекулярный азот из воздуха. Этот химический элемент растения иогут поглощатьтолько в связанном виде (в основном в виде NО3- и NН4+) из почвы.
Корневые системы всех без исключения растений хорошо усваивают нитраты. В растениях происходит восстановление нитратов до аммиака:
NО3- → NО2- → NО - → NН2ОН → NН3
Нитрат нитрит гипонитрит гидроксиламин аммиак
А уже аммиак участвует в синтезе белка.
Ежегодно с урожаем с каждого гектара поля выносится в среднем около 22 кг этого химического элемента.
Поэтому без минеральных удобрений обойтись нельзя.
П Нитратные удобрения – самые опасные из удобрений, так как они хорошо растворимы в воде, а значит легкоподвижны в почве, быстро в ней накапливаются, сильно загрязняя ее. Загрязнение почв и поверхностных вод связано с бесконтрольным и непродуманным использование азотных удобрений (в основном нитратов).
Кроме этого производство азотных удобрений может привести к экологической катастрофе. Так как при их получении образуются вредные вещества: аммиак, оксиды азота. Попадая в атмосферу, некоторые из них (NО2) превращают дождевую воду в кислую, которая губит все живое.
2. Биологическое воздействие
З. Само по себе присутствие нитратов в организме человека естественно и обнаруживается даже у людей, рацион которых полностью лишен нитратов. Сами по себе нитраты безопасны и легко выводятся из организма с мочой. Кроме того,
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) называет допустимой суточной дозой 3,7 мг нитратов на 1 кг массы тела, а нитритов 0,2 мг на кг. Имеется в виду именно азотная часть соли: 250 мг нитратов, безопасные для условного едока массой 70 кг, эквивалентны 350 мг нитрата натрия. В разных странах представления о допустимой дозе нитратов отличаются: В Германии это 50-100 мг в сутки, в США – 400-500мг, в Украине – 300-320мг. Но дозы нитратов, вызывающих отравление человеческого организма, гораздо выше (1-4 г), официально установленных пределов. Нет исследований, устанавливающих зависимость превышения рекомендованных норм потребления со средней продолжительностью жизни людей. По мнению некоторых специалистов – исследователей, проблема нитратов является надуманной, уводящей внимание потребителей от куда более существенных опасностей, например, применение пестицидов и инсектицидов, химический пищевых добавок ( в том числе и нитритов) и других экологических проблем.
Необходимо отметить, что в здоровом организме превращение нитратов в нитриты существенны замедленно по сравнению с ослабленным организмом. Значительная часть нитратов просто выводится, немало их преобразуется в полезные соединения. Защитные механизмы на нитраты предусмотрены природой, нормальный обмен предполагает наличие этих веществ.
Кроме того, витамины С, Е и А прекрасно блокируют и подавляют образование нитритов и нитрозаминов из нитратов. Поэтому овощи с высоким содержанием этих витаминов не принесут никаких неприятностей, даже если в них содержится завышенная доза нитратов. (это капуста, зеленый лук, томаты, сладкий зеленый и красный перец, хрен, апельсины, лимоны, другие цитрусовые, земляника, черна смородина и то же картофель).
П. При избытке нитратов в почве они полностью не перерабатываются, накапливаются в растениях и попадают в организм животных и человека. У людей с нарушением функций почек, с пониженной кислотностью пищеварительной системы, в период авитаминоза, а также при избыточном поступлении нитратов в организм нитраты способны превращаться в нитриты, которые и отравляют организм:
NO3- +2H+ +2e→NO2- +H2O
Образовавшиеся нитриты вступают во взаимодействие с гемоглобином крови. Так как нитриты – сильные окислители, они окисляют катион двухвалентного железа Fe2+ гемоглобина в катион трехвалентного железа Fe3+. При этом образуется метгемоглобин. Это – вещество, угнетающее дыхательный центр, так как не способно переносить кислород.
Кроме того образуется оксид азота (II) NO , который также может взаимодействовать с гемоглобином, образуя нитрозогемоглобин, который также не обладает способностью переносить кислород в организме. Поэтому появление в крови метгемоглобина и нитрозогемоглобина уменьшает ее кислородную емкость и опасно для жизни.
Необходимо отметить, что метгемоглобин содержится в крови человека и в обычном состоянии – около 2%. Симптомы острого отравления появляются при повышении содержания метгемоглобина до 30 %, при его содержании 50% может наступить смерть. Метгемоглобин может восстанавливаться до гемоглобина в присутствии фермента метгемоглобинредуктазы, которая начинает вырабатываться у человека с трехмесячного возраста.
Также нитриты могут вступать во взаимодействие с аминогруппой белков и образовывать нитрозамины, которые являются канцерогенными веществами.
Признаки отравления организма нитратами: слабость, головокружение, тошнота, расстройство желудка, снижается работоспособность, возможна потеря сознания. В картину отравления также входят : увеличение печени и ее болезненность при прощупывании, понижение артериального давления, пульс становится неровным, конечности- холодными, дыхание учащается. Может появиться головная боль, шум в ушах.
3. Основные источники поступления нитратов в организм человека.
З Повышенное содержание нитратов не всегда обусловлено перебором нитратных удобрений. Иногда даже на не удобряемых «химией» огородах урожай все равно получается высоконитратным. Это бывает при нарушении элементарных агротехнический правил: несбалансированность питания растений (т.е. использование нитратных, не дополненных калийными и фосфорными удобрениями), не рациональное применение органических подкормок, несвоевременное внесение удобрений, не внимание к свойствам почв, недостаток света, например. В теплицах, или в загущенных посевах. Необходимо учитывать вегетационный период растения: плодовая часть растения в начале роста накапливает нитраты для дальнейшего питания, а к моменту достижения зрелости успевает большую часть их израсходовать для построения собственных клеток. Наименьшее для растения содержание нитратов можно обнаружить в полностью зрелых плодах среднего для данного сорта размерах.
Но нитраты могут поступить в организм человека не только из овощей.
Табл. «Пути поступления нитратов в организм человека»
П. Основной источник поступления нитратов в организм – это продукты растительного происхождения и вода (70% с овощами, 20%- с водой, 6% - с мясом и копчеными продуктами).
Из всех минеральных удобрений нитраты особенно сильно загрязняют окружающую среду. Появления нитратов в питьевой воде – колодцах, артезианских скважинах – один из наиболее опасных источников их поступления в организм человека. Министерство здравоохранения Украины показало, что дети, пьющие ежедневно воду с содержанием нитратов вше 45 мг/л чаще болеют, у них нарушен обмен веществ, снижены защитные свойства организма.
Загрязнению вод и почв способствуют нарушение агротехнических правил использования нитратных удобрений, интенсивное использование этих удобрений.
Считаем, что можно обойтись и без нитратных удобрений, если в большей степени использовать органические удобрения.
Кроме этого в почве нитраты образуются и естественным путем:
N2+O2→2NO
2NO+O2→2NO2
4NO2+2H2O+O2→4HNO3
HNO3+KCl→KNO3+HCl
Также естественные процессы гниения в почве (старых листьях, насекомых и др.) также способствуют образованию азотсодержащих веществ в почве.
4. Определение содержания нитратов в продуктах .
З. Наличие избытка нитратов в растениях можно установить различными методами. Выпускается индикаторная бумага «Индан – 2», с помощью которой можно мгновенно определить избыток нитратов в растительной продукции. Однако ее не всегда встретишь в продаже.
Можно использовать другую методику обнаружения нитратов. Реактивом на нитрат-анион NO3- является дифениламин в концентрированной сульфатной кислоте. По изменению окраски судят о содержании нитратов: при отсутствии нитратов сок не изменяет цвет, при небольшом количестве нитратов появляется светло-голубая окраска, а при большом количестве - темно – синяя.
Сейчас мы определим содержание нитратов в картофеле, луке, огурце, капусте.
Лабораторный опыт «Определение нитратов в растительных продуктах»
ВОЗ считает допустимым содержание нитратов в диетических продуктах до 300 мг/1 кг сырого вещества.
Таблица1 «Способность различных культур накапливать нитраты».
Таблица 2 Накопление нитратов в различных частях продуктивных органов растений Существуют простые методы уменьшения содержания нитратов в плодах овощах. Борьба на кухонном фронте
Главный способ нейтрализовать вред от потребления нитратов – умеренное потребление овощей небольшими порциями в течение всего года. Для «аккордного» потребления по сезону больше подходят фрукты (кроме арбузов и дынь), которые накапливают нитраты куда менее интенсивно. Бахчевые культуры, как и большинство овощей, для монодиет и праздников обжорства подходят мало именно по причине усиленного накопления нитратов.
Стоит иметь в виду, что кулинарная обработка снижает количество нитратов и шансы для их преобразования в нитриты.
Очистка, мойка и последующая сушка овощей снижает количество нитратов на 3—25%, и, в связи с гибелью микроорганизмов и разрушением ферментов, останавливает процесс превращения нитратов в нитриты.
Вымачивание в воде в воде листовых зеленых овощей снижает содержание в них нитратов на 15-20% процентов.
Проверенный в лабораториях способ снижения вреда от потребления ранних пряных трав: зелень необходимо поставить как букет в воду на прямой солнечный свет на 2-3 часа, в течение которых растение практически полностью усвоит запас накопленных веществ.
Прием противонитратной обработки для свеклы, тыквы, кабачков – нарезать овощи мелкими кубиками и 2-3 раза залить водой комнатной температуры, выдерживая в ней 5-10 минут.
При варке картофель теряет до 80% нитратов, морковь и капуста – до 70%, свекла – до 40%. При этом интенсивный переход нитратов в отвар происходит в первые 30-40минут обработки. Эти цифры действительны, если вы слили отвар горячим: при остывании часть нитратов возвращается из отвара в овощ, часть остается в жидкости.
Переходу нитратов в нитриты способствует длительное размораживание. Поэтому мороженые овощи размораживают непосредственно перед употреблением, в микроволновой печи или предварительно нагретой духовке, либо начинают готовить горячие блюда, не размораживая.
Опасными для здоровья могут стать свежеприготовленные соки: нитраты в их составе переходят в нитриты очень быстро. Поэтому соки, особенно овощные, либо употребляют сразу, либо стерилизуют.
Переход нитратов в нитриты и нитрозамины усиливается в очищенных и нарезанных и овощах в составе салатов и других кушаний, хранящихся в теплом месте. Поэтому лучше употреблять свежеприготовленную, в крайнем случае – хранившуюся в холодильнике пищу.
Кипячение соков и супов, убивая микрофлору, подавляет образование нитритов.
При варке и тушении удаление нитрозоаминов с паром преобладает над их образованием, поэтому в процессе приготовления капусту, свеклу, кабачки не нужно закрывать крышкой.
Снизить риск от потребления нитратов можно и в процессе еды – например, если запивать салат из листовой зелени апельсиновым соком с высоким содержанием витамина С.
Термическая обработка овощей (мойка, варка, жарка, тушение, бланшировка). При вымачивании на 20- 30 %, при варке на 60- 80 %;
Клубни картофеля заливают 1%-м раствором поваренной соли;
У патиссонов, кабачков, баклажанов срезают верхнюю часть, примыкающую к плодоножке;
Овощи и плоды очищают от кожуры, а у трав выбрасывают стебли;
У огурцов, свеклы, редьки срезают оба конца;
Овощи и плоды надо хранить в холодильнике;
Использовать в пищу витамин С и Е;
При консервировании содержание нитратов уменьшается на 20 -25 %;
Приготовленные салаты долго не хранить.
С нитратами, разумеется, приходится считаться, но в общем-то они
не так страшны. В большинстве случаев их содержание все же приемлемо,
Так что овощи можно смело есть, более того, при желании есть
помногу. Не пренебрегая, конечно, и разумной осторожностью.
П. По нормам ВОЗ допустимой суточной дозой нитратов для человека считается 5 мг на каждый кг его веса. При среднем весе 70 кг и получается «допустимый дневной максимум» - 350 мг. Если же 1 раз принять 600-650 мг нитратов, то у взрослых уже развивается выраженное отравление.
Время от времени на рынке появляются домашние тест-полоски для определения содержания нитратов в овощах. Пользователь, прикладывая полоску к срезу продукта, судит о количестве нитратов по интенсивности окрашивания индикатора. Данный способ контроля, однако, не входит в привычный обиход, т.к. для решения об опасности того или иного показателя теста нужно учитывать еще много дополнительных факторов. Кроме того, дешевые тесты быстро приходят в негодность, а дорогие – слишком дороги. Более надежны показания специальных лабораторных приборов для контроля, однако их приобретение требует специальных затрат, а освоение технологии анализа и интерпретации результатов – также и дополнительного образования.
Поэтому большинство покупателей не имеют четкой картины о содержании нитратов в растительной продукции и вынуждены доверять своим непосредственным ощущением.
Да, существуют методы снижения концентрации нитратов, подходят далеко не все.
Скажем, если замочить очищенный картофель на сутки в однопроцентном растворе соли, то нитратов в нем действительно почти не останется. И биологически ценных веществ тоже.
Остальные овощи вымачивать вообще бесполезно - в раствор уйдет
лишь незначительная часть солей из проводящих сосудов. Основная же
масса нитратов сосредоточена в клетках и таким путем не извлекается.
Отваривание всех поголовно овощей - тоже не метод, особенно если
отвар сливать.
Иногда рекомендуют отваривать заведомо ядовитые продукты или их
части с наибольшей концентрацией нитратов, очевидно, руководствуясь
принципом: "лучше в нас, чем в таз". Дело, конечно, хозяйское, но
отравлять себя даже из соображений экономии... На наш взгляд, если
морковь малосъедобна, ее место в мусорном ведре. Да, после варки она
станет на 50 процентов менее вредной, но зато на 95 процентов менее
полезной!
ІІІ. Подведение итогов.
IV. Рефлексия.
V. Домашнее задание.
