Что такое нитраты химия. Что нужно знать о нитратах и нитритах. Нитрат бария: химические реакции

Просмотры: 9564

22.06.2017

Проблема накопления нитратов и нитритов в продуктах питания (овощах, плодах, питьевой воде и пр.) остается достаточно острой в наши дни. Недостаточная информированность приводит к ее ошибочному пониманию, недооценке или же, наоборот, драматизации ситуации. Что же такое нитриты и нитраты? И в чем их опасность для нашего организма?

Нитратами являются соли азотной кислоты (НNO 3), а нитритами – соли азотистой (HNO 2). В природной среде нитраты образуются в процессе распада азотсодержащих органических веществ. Также они попадают в почву вместе с минеральными азотными удобрениями (селитрами). В клетках растений поступившие из почвы нитраты превращаются сначала в нитриты, затем в аминокислоты, а впоследствии – в белки. Процесс этот у растений происходит непрерывно, поэтому определенная часть нитратов постоянно присутствует в клеточном соке.

Попадая в желудок, нитраты могут преобразовываться в нитриты, которые в небольших дозах обладают сосудорасширяющим и спазмолитическим действием, что способствует снижению давления крови. Если же употребление нитратосодержащих продуктов происходит длительное время и в значительных количествах, то может произойти нарушение углеводного и белкового обмена веществ. При этом в крови увеличивается количество метгемоглобина, который в отличие от гемоглобина не способен насыщать кровь кислородом и передавать его клеткам и органам. Установлено также, что в определенных условиях нитраты могут превращаться в нитрозамины – канцерогенные вещества, провоцирующие образование злокачественных опухолей.

Накопление в растениях нитратов связано со многими факторами, среди которых недостаточное освещение, резкие температурные изменения во время вегетации растений, засуха или избыточная влажность, дефицит или излишнее количество питательных элементов, неправильное их соотношение, кислотность почвы и многое другое. Немаловажную роль в этом играют также биологические особенности различных видов растений. Так, среди культур, склонных к значительной аккумуляции нитратов, можно выделить салат, укроп, шпинат, редьку, редис, кольраби, свеклу столовую. Гораздо меньшее количество их способны накапливать морковь, петрушка, сельдерей, капуста, тепличные огурцы. А такие культуры как картофель, томаты, перец, горох, лук, огурцы, выращенные в открытом грунте, отличаются незначительным содержанием нитратов. Большое значение имеют также условия выращивания: у тепличных растений концентрация нитратов обычно выше в 1,5 – 2 раза, чем у тех же культур, выросших в открытом грунте. Относительно мало нитратов в ягодах и фруктах, в этом отношении они наиболее безопасны для нашего организма.

Очень важно знать, что преобразованию нитратов в нежелательные соединения значительно препятствует аскорбиновая кислота (витамин С), основным источником которого являются овощи, в особенности зеленные листовые культуры. Как правило, они накапливают немало нитратов, но вместе с ними мы употребляем и спасительный витамин С. Содержание его в листьях петрушки достигает 290 мг/100 г, для укропа этот показатель несколько ниже – 180 мг/100 г, у цветной капусты – 105 мг/100 г, а в листьях шпината – 72 мг/100 г.

Распределение нитратов в различных частях растений также происходит неравномерно и зависит от их биологического строения и особенностей. Например, у листовых овощей максимальная концентрация наблюдается в черешках и прожилках листьев; во внешних листках капусты и кочанных форм салата количество нитратов в 2 – 2,5 раза выше, чем во внутренних; в кожуре картофеля, огурцов, патиссонов – больше, чем в мякоти, а у корнеплодов (свеклы столовой, редиса, редьки) они накапливаются максимально в нижней части (самом корне) и верхушке (у листьев). Эти особенности помогут правильно выбрать съедобную часть у овощей, обезопасив себя от употребления наиболее заполненных нитратами кожуры, корней или наружных листьев.

На основании многолетних исследований во многих странах мира, Всемирная организация охраны здоровья (ВОЗ) установила допустимую суточную норму потребления нитратов, которая составляет 3,6 мг из расчета на 1 кг массы тела человека. Исходя из этого создана таблица допустимого содержания нитратов в овощах и фруктах.

Среди множества факторов, влияющих на накопление нитратов в растениях, ведущая роль принадлежит экологическим условиям, в частности световому режиму, агротехнике выращивания и биологическим особенностям сортов. Для образования собственных белков растениям необходим азот, источниками которого в почве являются аммиак и нитраты. Поступающий в растения посредством корневой системы аммиак тут же присоединяется к органическим кислотам и образует аминокислоты. Нитратам же для этого необходимо предварительно преобразоваться в аммиак. Чтобы осуществилась такая реакция, необходима энергия, источником которой и является солнце. Именно поэтому культуры южных широт отличаются более низким содержанием нитратов по сравнению с растениями, обитающими в северных регионах.

Выращивание овощей в плохо освещаемых теплицах, на затененных участках в открытом грунте, чрезмерное загущение посадок, засорение грядок сорняками, длительное отсутствие солнечной погоды – все эти обстоятельства способствуют излишнему накоплению нитратов в культурах. Это происходит по причине снижения интенсивности фотосинтеза, способствующего образованию углеводов. Именно углеводы в дальнейшем преобразуют нитраты, поступающие в растения из почвы, в более сложные органические соединения.

Содержание нитратов зависит и от типа грунта, на котором выращивают овощные культуры: у растений, выросших на супесях, этот показатель на 20 – 25 % ниже, чем у выращиваемых на богатых органикой почвах, особенно на пойменных торфяно-болотных. Влияют на содержание нитратов и такие экологические факторы как резкие перепады температуры, неравномерные поливы, способствующие нарушению процесса обмена веществ в растениях.

Среди агротехнических причин наиболее влиятельным является азотное питание растений и соотношение основных элементов минерального питания (азота, фосфора и калия). Содержание нитратов в растениях напрямую зависит от количества азотных удобрений в почве: чем выше дозы азота, тем больше количество нитратов (при соблюдении оптимальных условий роста и развития). Если же нарушаются световой, температурный, влажностный режимы, то даже незначительное количество азотных удобрений способно вызвать излишек нитратов в растениях.

Во избежание накопления нитратов в растительной продукции, загрязнения почвы, расположенных вблизи водоемов и грунтовых вод нитратами и нитритами, атмосферы – окислами азота, необходимо строго придерживаться оптимальных норм внесения азотсодержащих удобрений. Для аммиачной селитры достаточным будет ее применение в количестве 120 – 170 г/10 м 2 . Формы удобрений также оказывают большое влияние на степень перенасыщения и загрязнения нитратами, поэтому предпочтительнее пользоваться аммонийными (сульфат аммония, хлористый аммоний) и амидными (мочевина). Норма внесения для первых составляет 220 – 300 г/10 м 2 , а для вторых соответственно 100 – 140 г/10 м 2 . Обязательным условием является также сочетание азотных удобрений с фосфорными и калийными в соотношении 1:1 – 1,2:1,5, поскольку их недостаток (в особенности калия) провоцирует увеличение количества нитратов. Нельзя игнорировать также обеспечение растений необходимыми микроэлементами.

Накопление нитратов в растениях зависит также от их вида, рода, сортовых и генетических особенностей. Есть культуры, которые способны аккумулировать нитраты даже в случае их незначительного количества в окружающей среде. К ним относятся представители семейства Тыквенных (огурцы, кабачки, патиссоны, тыква, дыня, арбуз, люфа), Капустных (редис, редька, хрен, капуста) и Маревых (лебеда, шпинат, свекла). Сортовые отличия даже в пределах одной и той же культуры могут вызывать от двух- до пятикратного расхождения в количестве содержащихся нитратов.

Одним из способов уменьшения поступления нитратов в культуры и окружающую среду является применение локального (ленточного) внесения минеральных, в первую очередь азотных, удобрений. При этом расход их уменьшается в два раза, а урожайность остается на прежнем уровне. Применяют подобный метод и в садах, размещая смесь из перегноя (3 – 5 кг), суперфосфата (1 кг) и калийной соли (1 кг) в небольшие скважины (глубина – до 50 см, диаметр – до 20 см), образованные на периферии приствольного круга и равноудаленные друг от друга на 0,7 – 1,0 м. Такой способ очень эффективен на каменистых участках и в садах, расположенных на склонах.

Не рекомендуется вносить азотные удобрения в мерзло-талые почвы, на сильнокислых грунтах (рН < 4) и на участках, богатых минеральным азотом. Для картофеля и овощей нельзя использовать аммиачную воду или безводный аммиак. Также существенно увеличивает накопление нитратов в картофеле значительное количество извести, находящееся в почве.

Не менее важно соблюдать нормы и при внесении органических компонентов. Например, внесение весной под картофель бесподстилочного свежего гноя в пределах 30 – 90 кг/10 м 2 приводит к значительно большему накоплению нитратов, чем в случае применения только минеральных удобрений. Поэтому необходимо вносить органические удобрения осенью, под зяблевую вспашку или под предыдущую культуру.

Очень популярные нынче "органические" овощи, выращенные на почвах, удобренных органикой, далеко не так безопасны, нежели те, которые росли с применением готовых синтезированных удобрений. Тот же навоз или перегной потребляются корневой системой растений только в виде водных растворов, содержащих те же нитраты и нитриты, образовавшиеся в процессе минерализации навоза (перегноя). И безопасность овощей для человеческого организма напрямую зависит лишь от концентрации нитрата (нитрита) в этих водных растворах. На практике рассчитать безопасную дозу готовых азотных удобрений гораздо доступней и результативней, чем для навоза (перегноя). Во втором случае слишком много непредсказуемых факторов оказывают влияние на сам процесс минерализации органического удобрения, и слишком велики риски передозировки растений опасными соединениями во время их питания. Поэтому мнение о пользе "органической продукции" и ее безопасности по причине отсутствия в плодах нитратов - всего лишь необоснованный миф, созданный для повышения спроса и прибыли.

Азотные подкормки на приусадебных участках желательно проводить в теплую солнечную погоду, во второй половине дня. В то же время большая жара приводит к быстрому испарению влаги и увеличению концентрации удобрений, поэтому внекорневая подкормка может вызвать ожоги вегетативных частей растений.
При выращивании тепличных овощей, необходимо помнить, что последнюю подкормку азотными удобрениями следует провести не позже чем за неделю до сбора урожая: чем более продолжителен этот период, тем меньше нитратов останется в продукции. Также нельзя допускать в теплицах резких колебаний температур, влажности и загущения посадок и посевов. Сбор тепличной продукции рекомендуется проводить в сухую солнечную погоду, ближе к вечеру, - именно в это время нитратное содержание в овощах наименьшее. Последнюю подкормку бахчевых культур следует провести до наступления фазы цветения у женских цветов.

Еще один из способов регулирования содержания нитратов в овощах – соблюдение оптимальных сроков выращивания и их собирания. Известно, что молодые растения характеризуются значительно большим накоплением нитратов, чем созревшие. Объясняется это периодом интенсивного роста и более активными обменными процессами, требующими присутствия нитратов для формирования новых органов, образования плодов и семян. Культуры с коротким вегетационным периодом также отличаются большим количеством нитратов по сравнению с растениями длительного вегетационного периода.

Способствует увеличению количества содержащегося нитрата и повреждение растений вредными насекомыми или поражение их заболеваниями, поэтому надо избегать подобных негативных факторов. Но применение на грядках или в теплицах ядохимикатов очень нежелательно. Существует множество способов упредить развитие заболеваний и оградить культуры от вредителей с помощью безопасных методов, основанных на народных рецептах. Применение природных средств для защиты растений, а также соблюдение вышеперечисленных мер и некоторых других факторов позволит получать на садово-огородных участках собственную качественную продукцию с низким содержанием нитратов.

С наступлением осени приходит время сбора урожая свеклы, капусты, моркови и других огородных культур. И то тут, то там, начинает звучать страшное слово «нитраты»!

Нас пугают, нас предупреждают, нам предлагают купить недорогие, но способные спасти нам жизни - нитрат-тестеры! Так что же такое нитраты и с чем на самом деле их едят? Давайте разберемся по порядку.

Нитраты и нитриты. Who is who?

С химической точки зрения нитраты это просто соли азотной кислоты - HNO2, а в состав азотной кислоты, как мы все помним из курса химии, обязательно входит азот (N), другими словами, нитраты - это часть азотного питания, естественная часть растения. Растения поглощают нитраты из почвы и превращают их в белки и другие органические соединения, т.е. происходит образование органики из неорганики. Поэтому в растениях ВСЕГДА есть нитраты, которые уже поступили из почвы, но еще не трансформировались в белки. Однако нитраты распределяются по организму растения неравномерно, наименьшая их концентрация, как правило, в плодах. Именно поэтому мы редко слышим о нитратных яблоках или грушах, зато постоянно о нитратной картошке, свекле или морковке.

Поглощение нитратов из почвы и преобразование их в органику (скорость химических процессов) напрямую зависит от температуры и времени дня. В растениях нитраты восстанавливаются до нитритов, которые затем, проходя через определенные химические процессы, на выходе дают аммиак (NH3), являющийся основой питания всех растений.

Итак, наличие нитратов в растении - это не просто норма, а жизненная необходимость, однако, если в человеческий организм попадает чрезмерное количество нитратов, то они становятся опасны. Как некогда говаривал великий ученый Парацельс: «Все есть яд». В больших дозах нитраты - это яд. Высокой токсичностью для человека обладают именно нитриты, после попадания в организм, они взаимодействуют с гемоглобином крови, в итоге образуется метгемоглобин, который в отличие от родного нам гемоглобина совершенно неспособен переносить кислород, что и приводит к накоплению в организме молочной кислоты и снижению количества белка. А вот теория о том, что нитраты приводят к раку желудка, многими учеными оспаривается…

Когда и что есть?

Итак, теперь мы знаем, что нитраты всегда есть в растениях, но в разное время и в разных частях растений их количество различается! Утром и вечером, в растениях уровень нитратов и тем более страшных для нас нитритов ниже, чем днем, когда все химические процессы активизируются.

Кроме того, в плодах уровень нитратов ниже, чем в зеленых частях растения. Однако и в каждой части растения распределение нитратов неравномерно. Возьмем для примера одно из самых «нитратных» растений - свеклу: в верхней части корнеплода количество нитратов в два раза выше, чем в хвосте, ну а меньше всего их в середине. Т.е. если у свеклы срезать верхушку на четверть, а хвостик - всего лишь на восьмую часть, это снизит потребляемое вами количество нитратов на 75%!

В белокочанной капусте нитратов больше всего содержится в верхних листьях и кочерыжке. Снизить количество нитратов позволяет процесс квашения, так в течение первых 3-4 дней идет процесс превращения нитратов в нитриты! Но затем, все токсины уходят в рассол, так что если вы не хотите получить ударную дозу нитритов, то начинайте снимать пробу с капусты не ранее, чем через неделю.
В редисе также концентрация нитратов довольно высока, однако в круглых корнеплодах их все-таки значительно меньше, чем в ныне так модных вытянутых. Кроме того, как и в свекле, в редисе наибольшая концентрация нитратов наблюдается в верхушке и хвостике корнеплода, обрежьте их и ешьте любимые овощи спокойно.
В огурцах больше всего нитратов под кожурой, поэтому у крупных плодов срезайте кожуру целиком. То же самое касается и кабачков.

Большинство обычных людей почему то уверены, что эти страшные нитраты попадают к нам в организм только с растительной пищей. На самом деле мы постоянно получаем нитраты с лекарственными препаратами, водой, хлебобулочными изделиями, мясом и колбасой! Дело в том, что в колбасные изделия нитраты добавляют СПЕЦИАЛЬНО - для улучшения потребительских свойств.

В картошке количество нитратов можно сократить, если замочить очищенный картофель на сутки в однопроцентном растворе соли. Еще один способ - готовить на пару в мундире: мелкие клубни положите целиком, а крупные разрежьте на две-три части. Таким образом вы сможете удалить до 70% токсинов (для сравнения: при обычной варке уходит до 40%, а при жарке всего - 15% вредных веществ).
Безусловный же лидер по содержанию нитратов - это зелень! В салате, петрушке, укропе, особенно в корнях, стеблях и черешках листьев содержится самое большое количество нитратов. После двух часов вымачивания в воде листья петрушки, укропа, салата теряют до 15-20% нитратов.

Еще один важный совет: готовые салаты лучше заправлять растительным маслом, поскольку майонез и сметана ускоряют процесс перехода нитратов в нитриты. Ну а любителям майонеза можно посоветовать тщательно обрезать верхушки и хвостики корнеплодов и чистить овощи (огурцы) для салата, чтобы в нем не было ничего «лишнего».

Откуда что берется?

Долгое время считалось, что во всем виновата современная химическая промышленность, т.е. та ее часть, которая производит в огромных количествах всевозможные азотные удобрения. Ну и конечно, как следствие «передоз» т.е. «перекорм» растений. Этому находили подтверждение в том, что часто количество нитратов зашкаливало именно на обычных садовых участках. Однако оказалось, что даже на не удобряемых химией участках садоводы-огородники получали высоконитратные урожаи.

Истинная причина избытка нитратов в урожае - в нарушении агротехники, и, как правило, в так любимом всеми огородниками навозе! Несвоевременное внесение свежего навоза повышает шансы на получение высоконитратной свеклы, моркови и редиса в сотни раз.

Внесение большого количества навоза способствует росту овощей, так что, покупая на рынке свеклу и морковку, отдайте предпочтение корнеплодам, имеющим средние размеры. И тогда вам не придется покупать нитрат-тестеры и бороться с продавцами за право проверить понравившийся продукт.

Нитраты в цифрах

Предельно допустимая суточная доза нитратов для взрослого человека - 300 - 325 мг.
А это будет интересно для курильщиков, ходящих с нитрат тестером по рынку: в некоторых сортах табака содержат до 500 мг нитратов на 100 г сухого вещества!

Предельно допустимая концентрация нитратов, мг:
Арбуз - 60
Дыня - 90
Лук репчатый - 90
Лук зеленый - 600
Огурцы, Томаты - 150
Перец сладкий - 200
Картофель - 250
Морковь осенняя - 250
Морковь ранняя - 400
Кабачки - 400
Капуста белокочанная - 500
Капуста ранняя - 900
Салат, укроп, щавель, шпинат, петрушка - 2000

Попробуем подумать... о нитратах!

Самая «нитратная» культура - это свекла! А вы слышали когда-нибудь о человеке, который заболел после чрезмерного употребления свеклы? Вот и я нет… А вот о людях, болеющих по причине того, что они отказываются от употребления свежих овощей и фруктов я слышала очень много. Так давайте будем умнее, забудем это страшное слово «нитраты» и будем есть свежие овощи и фрукты! Конечно, не злоупотребляя при этом на своем дачном участке свежим навозом и не покупая гигантских овощей на рынке.

Альтернативное мнение о нитратах

Все вышеизложенное представляет в основном традиционный взгляд на нитраты. Однако некоторые современные ученые считают, что наш организм не просто приспособился к нитратам, он в них нуждается!
Во-первых, попадая в организм, нитраты концентрируются в слюнных железах, затем они оказываются в полости рта, где преобразуются бактериями как раз в те самые страшные нитриты, которые вместе со слюной и попадают в желудок.

Пока вроде примерно так, как мы до этого себе и представляли: были нитраты - стали нитриты. Но вот тут становится по-настоящему интересно: в желудке нитриты превращаются в полезный оксид азота. А оксид азота защищает нас от таких опасных инфекций, как например кишечная палочка или сальмонелла, и даже предотвращает возникновение язвы.

Кроме того, нитратная диета снижает возникновение кариеса! Так что смело жуйте петрушку, ешьте салат, грызите морковку и будьте здоровы!

Ольга Петина

Нитраты, или соли азотной кислоты, содержатся в любых продуктах, и в воде. Есть они и в организме человека. И только при повышенной концентрации нитратов появляются отрицательные реакции. Отравление нитратами может сопровождаться тошнотой, одышкой, диареей, а также слабостью и головными болями. В повышенной дозе нитраты могут привести и к изменениям в нервной и сосудистой системах. Особенно чувствительны к нитратам дети, пожилые люди и беременные женщины, а также все, кто страдает заболеваниями сердца. Кстати, нитраты влияют на концентрацию витаминов в овощах, в частности, витамина С. Допустимая доза нитратов составляет чуть более 300 мг в сутки.

ОТКУДА ПОЯВЛЯЮТСЯ НИТРАТЫ?

Причина кроется в химизации растениеводства и условиях выращивания овощей. На концентрацию нитратов влияет и количество солнечного света, и даже густота посева. Кстати, продукты животного происхождения нитратов практически не содержат.

ГДЕ ОНИ СОДЕРЖАТСЯ

Самое «опасное» время – начало уборки урожая. Нитраты может содержать любая зелень: шпинат, щавель, недозрелые овощи. Фрукты, арбузы и дыни содержат наименьшее количество нитратов ввиду большего количества воды в составе. Все овощи можно разделить на три степени опасности по содержанию нитратов.

Высокий: зелень, салаты, ботва свеклы, капуста.

Средний: морковь, белокочанная капуста и огуречные культуры.

Низкий: бобовые, картошка, помидоры.

У каждого растения есть свой участок плода, где могут скапливаться нитраты: в кочане капусты это кочерыжка, в редиске и огуречных культурах – верхний слой, у моркови – серединка, у кабачков, огурцов, дыни – кожура.

ОПРЕДЕЛИТЬ НИТРАТЫ НА ГЛАЗ

Определить количество нитратов в приобретаемых овощах и фруктах на глаз нельзя. Это возможно сделать только при помощи специального прибора.

Справка

Для нейтрализации нитратов необходимо:

• Тщательно мыть овощи и фрукты.
• Вымачивать зеленные культуры.
• Подвергать овощи необходимой тепловой обработке.
• Приобретать овощи и фрукты в сезон плодоношения.
• При консервировании, вымачивании или солении число нитратов уменьшается.

Однако при выборе следует обратить внимание: если размер плода слишком велик, это может свидетельствовать о скоплении вредных солей. Приобретать безопаснее те овощи, которые выращены не в теплицах и в сезон.

КАК ОБЕЗОПАСИТЬСЯ

Чтобы не пришлось промывать желудок и принимать ударную дозу активированного угля, специалисты советуют обращать внимание на фрукты и овощи и по возможности подвергать обработке или вообще не употреблять наиболее «опасные» их части.

Все овощи нужно тщательно мыть и обдавать паром, таким образом можно избавиться от 70 % нитратов. Уменьшается их количество и при хранении.

Нитраты - это соли и эфиры азотной кислоты HNO 3 . Соли - кристаллы; удобрения, протравы при крашении, компоненты взрывчатых веществ. Нитраты аммония, щелочных и щёлочноземельных металлов часто называют селитрами. При неправильном использовании нитратов в качестве удобрений они накапливаются в сельскохозяйственных продуктах в чрезмерных количествах, что может привести к отравлению людей и животных. Эфиры - бесцветные или светло-жёлтые, приятно пахнущие жидкости; эфиры, содержащие несколько групп ONO 2 , например, нитроглицерин, применяются в качестве взрывчатых веществ и лекарственных препаратов.

1.3 Нахождение нитратов в природе, их место в круговороте азота.

Неорганические соединения азота не встречаются в природе в больших количествах, если не считать натриевую селитру, образующую мощные пласты на побережье Тихого океана и Чили. Почва содержит незначительное количество азота, преимущественно в виде солей азотной кислоты. Природные нитраты встречаются в виде солеобразных масс, выцветов, корочек, налетов. Все селитры хорошо растворяются в воде, обладают охлаждающим вкусом. Значительные месторождения находятся в Чили (провинция Тарапка и Антофагаста), где природные нитраты ассоциируют с галогенидами, сульфатами, селенатами и некоторыми иодатами. В этих месторождениях калийная и натриевая селитры составляют основную часть запасов. Щелочные нитраты часто формируются при взаимодействии азотистых органических веществ и щелочных солей. Например, налеты натриевой и калиевой селитры в полостях и трещинах пород или высыпки. На современном этапе природные нитраты добываются в ограниченном количестве; главную массу азотных соединений получают химическим путем.

Круговорот азота - биогеохимический циклазота. Большая его часть обусловлена действием живых существ. Очень большую роль в круговороте играют почвенные микроорганизмы, обеспечивающиеазотистый обмен почвы - круговорот в почве азота, который присутствует там в виде простого вещества (газа - N 2) и ионов: нитритов(NO 2 -), нитратов(NO 3 -) и аммония(NH 4 +). Концентрации этих ионов отражают состояние почвенных сообществ, поскольку на эти показатели влияет состояние биоты (растений, микрофлоры), состояние атмосферы, вымывание из почвы различных веществ. Они способны снижать концентрации азотсодержащих веществ, губительные для других живых организмов. Они могут переводить токсичный для живых существаммиакв менее токсичные нитраты и в биологически инертный атмосферный азот. Таким образом, микрофлора почвы способствует поддержанию стабильности её химических показателей.

Азотфиксация

Запасы азота в природе очень велики. Общее содержание этого элемента в организмах составляет более 25 млрд. тонн, большое количество азота находится также в почве. В воздухе азот присутствует в виде газа N 2 . Однако газ азот (N 2), содержание которого в атмосфере достигает 78 % по объёму, эукариотысами по себе ассимилировать не могут. А уникальной способностью превращать N 2 в азотсодержащие соединения обладают некоторые бактерии, которые называют азотфиксирующими, или азотфиксаторами. Фиксация азота возможна многими бактериями и цианобактериями. Они живут или в почве, или всимбиозес растениями, или с несколькими разновидностями животных. Например, семьябобовых растений(Fabaceae) содержит такие бактерии на своихкорнях. Типичным представителем свободноживущих азотфиксирующих микроорганизмов являетсяAzotobacter- грамотрицательная бактерия, связывающая азот воздуха. Продукты фиксации азота -аммиак(NH 3 ), нитриты.

Нитрификация

Азот в форме аммиака и соединений аммония, получающийся в процессах биогенной азотфиксации, быстро окисляется до нитратов и нитритов. Этот процесс носит название нитрификации, он осуществляется нитрифицирующими бактериями. Однако нет такой бактерии, которая бы прямо превращала аммиак в нитрат. В его окислении всегда участвуют две группы бактерий: одни окисляют аммиак, образуя нитрит, а другие окисляют нитрит в нитрат. Наиболее известные виды нитрифицирующих бактерий - это Nitrosomonas и Nitrobacter. Nitrosomonas окисляет аммиак:

NH 3 + 1½ O 2 = (NO 2 - ) + 2H + + H 2 O

Nitrobacterокисляютнитрит:

(NO 2 -) + ½ O 2 = NO 3 -

Бактерии, окисляющие аммиак, поставляют субстрат для бактерий, окисляющих нитрит. Поскольку высокие концентрации аммиака оказывают на Nitrobacter токсическое действие, Nitrosomonas, используя аммиак и образуя кислоту, тем самым улучшает и условия существования для Nitrobacter.

Нитрификаторы - грамотрицательные бактерии, принадлежащие к семейству Nitrobacteracea. Им не нужны восстановленные соединения углерода для нормального роста и размножения, они способны восстанавливать CO 2 до органических соединений, используя для этого энергию окисления минеральных соединений азота - аммиака и нитритов. То есть нитрификаторы - бактерии, которые способны питаться исключительно неорганическими соединениями и осуществляют процесс хемосинтеза, синтеза органических соединений из минеральных. Хемосинтез - путь усвоения живыми существами неорганического углерода, альтернативный фотосинтезу. Растения используют нитраты для образования разных органических веществ. Животные потребляют с пищей растительные белки, аминокислоты и др. азотсодержащие вещества. Таким образом, растения делают органический азот доступным для других организмов - консументов.

Все живые организмы поставляют азот в окружающую среду. С одной стороны, все они выделяют в ходе жизнедеятельности продукты азотистого обмена: аммиак, мочевину и мочевую кислоту. Последние два соединения разлагаются в почве с образованием аммиака (который при растворении в воде даёт ионы аммония).

Аммонификация

Мочевая кислота, выделяемая птицами и рептилиями, также быстро минерализуется особыми группами микроорганизмов с образованием NH 3 и СО 2 . С другой стороны, азот, включённый в состав живых существ, после их гибели подвергается аммонификации (разложение содержащих азот сложных соединений с выделением аммиака и ионов аммония(NH 4 +)) и нитрификации.

Денитрификация

Продукты нитрификации - NO 3 - и NO 2 - в дальнейшем подвергаются денитрификации. Этот процесс целиком происходят благодаря деятельности денитрифицирующих бактерий, которые обладают способностью восстанавливать нитрат через нитрит до газообразной закиси азота (N 2 O) и азота (N 2). Эти газы свободно переходят в атмосферу.

10 [ H ] + 2 H + +2NO 3 - = N 2 + 6 H 2 O

В отсутствие кислорода нитрат служит конечным акцептором водорода. Способность получать энергию путем использования нитрата как конечного акцептора водорода с образованием молекулы азота широко распространена у бактерий. Временные потери азота на ограниченных участках почвы, несомненно, связаны с деятельностью денитрифицирующих бактерий. Таким образом, круговорот азота невозможен без участия почвенной микрофлоры.

Ассимиляция

Усваиваемые соединения азота могут накапливаться в почве в неорганической форме (нитрат) или могут быть включены в живой организм как органический азот. Ассимиляция и минерализация определяет поглощение соединений азота из почвы, объединение их вбиомолекулырастений и конверсию в неорганический азот после отмирания растений, соответственно. Ассимиляция - переход неорганического азота (типа нитрата) в органическую форму азота как, например,аминокислоты. Нитрат переходит с помощьюферментовсначала в нитрит (редуктаза нитрата), затем в аммиак (редуктаза нитрита). Аммиак входит в состав аминокислот.

Факторы, влияющие на круговорот азота в антропогенных биоценозах

В отсутствие деятельности человека процессы связывания азота и нитрификациипрактически полностью уравновешены противоположными реакциямиденитрификации. Часть азота поступает в атмосферу из мантии с извержениями вулканов, часть прочно фиксируется в почвах и глинистых минералах, кроме того, постоянно идёт утечка азота из верхних слоёв атмосферы в межпланетное пространство. Но в настоящее время на круговорот азота влияют много факторов, вызванных человеком. Во-первых, этокислотные дожди- явление, при котором наблюдается понижениеpHдождевых осадков и снега из-за загрязнений воздухакислотными оксидами(например, оксидами азота). Химизм этого явления состоит в следующем. Для сжигания органического топлива в двигатели внутреннего сгорания и котлы подается воздух или смесь топлива с воздухом. Почти на 4/5 воздух состоит из газа азота и на 1/5 - изкислорода. При высоких температурах, создаваемых внутри установок, неизбежно происходит реакция азота с кислородом и образуется оксид азота:

N 2 + O 2 = 2NO - Q

Эта реакция эндотермическая и в естественных условиях происходит при грозовых разрядах, а также сопутствует другим подобным магнитным явлениях в атмосфере. В наши дни человек в результате своей деятельности сильно увеличивает накопление оксида азота (II) на планете. Оксид азота (II) легко окисляется до оксида азота (IV) уже при нормальных условиях:

2NO 2 + H 2 O = HNO 3 + HNO 2

образуются азотная и азотистая кислоты. В капельках атмосферной воды эти кислоты диссоциируют с образованием, соответственнонитрат- и нитрит-ионов, а ионы попадают с кислотными дождями в почву. Вторая группа антропогенных факторов, влияющих на азотистый обмен почв, - это технологические выбросы.Оксиды азота- одни из самых распространенных загрязнителей воздуха. А неуклонный рост производства аммиака,сернойиазотной кислотынапрямую связан с увеличением объёма отходящих газов, а следовательно, с увеличением количества выбрасываемых в атмосферу оксидов азота. Третья группа факторов - переудобрение почв нитритами, нитратами (селитрой) и органическими удобрениями. И наконец, на азотистый обмен почв отрицательно влияет повышенный уровень биологического загрязнения. Возможные его причины: сброс сточных вод, несоблюдение санитарных норм (выгул собак, неконтролируемые свалки органических отходов, плохое функционирование канализационных систем и др.). Как следствие почва загрязняется аммиаком, солями аммония,мочевиной, индолом, меркаптанами и другими продуктами разложения органики. В почве образуется дополнительное количество аммиака, который затем перерабатывается бактериями в нитраты.

Нитраты, что это, и их вред для человека.

Мы все прекрасно знаем, что избыточное попадание в человеческий организм через продукты питания нитратов, является вредным и даже ядовитым. В последнее время данная проблема стала более чем актуальной, и важность понимания ее, и выработка соответствующих мер может уберечь вас от появления опасных заболеваний.

Где находятся нитраты?

Нитраты необходимы растениям для построения клеток во время роста, и особенно во время формирования плода растения. Поэтому в молодых плодах (картофель, огурцы, кабачки и прочее), содержание нитратов может быть более высоким, чем в уже созревших плодах. Растения используют азотистые соединения из солей нитратов, и это напрямую влияет на урожайность культуры и размер плода непосредственно.

В различных растениях накопление нитратов происходит не равномерно. К примеру, в редисе и огурцах нитраты накапливаются в поверхностных слоях, у моркови в центре, в капустном початке в кочерыжке.

При обработке овощей, мойка и чистка, в среднем теряется порядка 12% находящихся в растении нитратов, еще больше при термической обработке, а особенно при варке. Например, при варке свеклы теряется порядка 40% нитратов, а при варке капусты или моркови около 70%, для картофеля этот показатель равняется 80%. Это было проверено при помощи .

Также, длительное хранение овощей или фруктов тоже приводит к потере нитратов в плодах, в среднем они теряют от 30 до 50 процентов своей концентрации за несколько месяцев хранения. Это связано с тем, что данные соединения химически активны.

Снизить уровень концентрации нитратов можно, отмачивая овощи или фрукты в воде, а если вы планируете хранить их, то можно перемешать их вместе с плодами, не содержащими нитратов, и тогда суммарный уровень уменьшится.

Химический состав нитратов

Нитраты это азотистые соединения, которые образуются при взаимодействии азотной кислоты (HNO3) с различными оксидами, металлами, гидроксидами и различными солями. Примеры нитратных соединений NaNO3, Mg(NO3)2, KNO3 и другие. Нитраты хорошо растворяются в воде и сохраняют свои свойства при обычной температуре. Температура плавления, при которой происходит процесс разложения нитратов, составляет от 200 до 600 градусов по Цельсию, в зависимости от соединения.

Нитраты щелочных металлов являются хорошими окислителями и могут разлагаться до нитритов с выделением кислорода. Нитраты среднеактивных металлов (железа и т.д.), при нагревании разлагаются до оксидов этих металлов с выделением кислорода и диоксида азота. Для благородных металлов характерно разложение до свободных металлов с выделением кислорода и диоксида азота.

Действие на человеческий организм

Стоит отметить, что нитраты попадают в человеческий организм постоянно и сами по себе не являются ни ядом, ни отравляющим веществом. Однако употребление их в повышенных количествах запускает процесс превращения нитратов в нитриты, которые являются более токсичными соединениями.

Нитриты при попадании в кровеносную систему человеческого организма могут привести к заболеванию, которое носит название метгемоглобинемия. При данном заболевании двухвалентное железо в гемоглобине крови вступает в реакцию с нитритами и образуется трехвалентное железо, которое уже не может переносить ни кислород, ни углекислый газ. И кроме этого, из нитритов образуются Н-нитрозамины, которые обладают канцерогенными свойствами и способствуют образованию раковых опухолей.

Если в организм человека попадает большая доза нитратов, то через 4-6 часов начинается сильная одышка, тошнота, посинение слизистых и кожных покровов, понос. При этом возникают сильная слабость, головокружение и сильные боли в затылочной части головы, учащенное сердцебиение, в особо острых случаях может произойти летальный исход.

Допустимые концентрации нитратов в организме человека

В течение суток в организм человека может поступать безопасное количество нитратов, которое равняется пороговому значению в 5мг на один килограмм веса человека. Для человека весом 60 кг, пороговое суточное значение потребления нитратов составляет 0,3 грамма. Самый точный прибор для определения - это .

Для продуктов питания, которые мы употребляем в пищу, выведены соответствующие нормы (предельно допустимые концентрации), которые можно увидеть в приведенной ниже таблице:

Продукт	Содержание, г/кг
Листовые овощи (салат, петрушка, укроп)	2,00
Редис	1,50
Свекла столовая	1,40
Капуста белокачанная ранняя	0,90
Лук зеленый	0,60
Капуста белокачанная поздняя	0,50
Морковь ранняя, кабачок	0,40
Баклажан	0,30
Морковь поздняя, картофель	0,25
Перец сладкий, банан	0,20
Помидоры (томаты)	0,15 / 0,30
Огурцы	0,15 / 0,40
Клубника	0,10
Дыня	0,09
Лук репчатый	0,08
Арбуз, виноград, яблоко, груша, абрикос, манго, персик, хурма	0,06