蔬菜中硝酸盐含量对比实验和问题分析.docx

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蔬菜中硝酸盐含量对比实验和问题分析

设计与完成人：

吴天心北京市西城区青少年科技馆学员

北京师范大学附属实验中学初三年级

指导教师：

刘克敏北京市西城区青少年科技馆

完成时间：

2003年10月

一．研究目的

二．研究方法

三．实验研究过程

四．实验结果

五．分析讨论

六．建议

七．参考资料

八．附件

摘要

测试并对比：

同一种蔬菜，有机品种和普通品种的硝酸盐残留含量。

证明：

使用化肥种植的普通品种蔬菜确有更严重的硝酸盐残留

蔬菜中硝酸盐含量对比实验和问题分析

有一次我与妈妈去超市，看到有些蔬菜贴着“有机蔬菜”的标签，这是我第一次知道“有机蔬菜”这个名词；后来在上课时，老师又讲解到有机蔬菜就是施用有机肥、而不施用化肥的蔬菜。

这使我产生了了解普通蔬菜（不施用有机肥、而施用化肥）和有机蔬菜之间的区别的兴趣。

本实验就普通蔬菜和有机蔬菜当中的硝酸盐含量进行了对比研究。

一．研究目的

（一）了解：

使用化肥种植的普通蔬菜和只使用有机肥料种植的有机蔬菜的硝酸盐的残留情况。

（二）普通市民日常食用蔬菜的情况。

（三）通过我的研究提高人们的自我保护意识。

二．研究方法

（一）实验研究：

取20种不同蔬菜（普通品种和有机品种），采用比色法测

量硝酸盐含量，进行分析。

（二）问卷调查：

发放100份并收回100份“关于有机蔬菜的认识调查”问

卷，对调查数据进行统计和分析；

（三）实地考察：

到北京市昌平区的“耕园”有机蔬菜种植农场进行实地考

察；

（四）查阅资料：

从互联网及有关书籍中查找资料，对实验结果进行深入探

讨。

三．实验研究过程

（一）实验所用蔬菜样品采集

本实验对同一种蔬菜采集了有机品种和普通品种两种样品。

样品采集遵循两

个前提：

第一，有机品种样品确保为真正的有机蔬菜；第二，普通蔬菜的样品来自市民日常采购的菜源地。

1.有机蔬菜样品

（1）北京市昌平区的一个农场，这个农场以向市民提供自种食用、休闲劳作菜圃为经营内容。

经事前调查，因这个农场是向市民提供家庭种植服务的基地，所以从不使用化肥和农药，作物生长所需养料主要依靠每年栽种前在菜畦底部施铺的底肥，底肥全部为从养鸡场采购的鸡粪。

在这个农场采摘的有机蔬菜样品为：

大白菜，黄瓜，番茄。

（2）北京市西城区的一个超市，这个超市设有“绿色蔬菜专营区”，其中有

四家公司出售各自的产品，所选产品来自一家河北省的公司，这家公司出示有“出口日本认证许可”，认证许可标明这家公司的蔬菜在种植过程中不使用化肥和农药；经向这家公司销售人员询问，该公司蔬菜种植只施用人粪便和该公司自有养猪场的猪粪便，使用有机粪肥种植的时间已长达五年。

在这个超市购买的有机蔬菜样品为：

小白菜，芥菜，生菜，西芹，西葫芦，

青椒，土豆。

2.普通蔬菜样品

北京市西城区的一个农贸市场早市，这个早市是所在地区最大、人流最集中、

蔬菜供应量最大的农贸产品市场，周围为数个大机构宿舍区所环绕，每日销售额数万元，出售蔬菜上万斤。

在这个早市购买的普通蔬菜样品为：

大白菜，小白菜，芥菜，生菜，西芹，

黄瓜，西葫芦，青椒，番茄，土豆。

（二）．实验操作步骤

1.实验准备：

（1）实验用品：

蔬菜样品，普通家用榨汁机，烧杯，漏管，试管，吸管，滤纸，活性炭，硝酸试粉，硝酸标准色阶，蒸馏水（用于清洗）。

（2）购买蔬菜样品20种（有机品种与普通品种各10种）：

大白菜，小白菜，

芥菜，生菜，西芹，黄瓜，西葫芦，青椒，番茄，土豆。

2.实验步骤

（1）制作标准色阶。

在25毫升比色管中分别加入硝酸钾标准溶液,加水稀释至25毫升。

加硝酸试粉后，在试管架上放15分钟，直到溶液出现粉红色。

色阶表如下：

试管号码

标准溶液

用量ml

0.1

0.3

0.5

0.7

1.0

1.5

2.0

3.5

6.0

10.0

15.0

硝酸盐氮

含量mg/L

0.4

1.2

2.0

2.8

4.0

6.0

8.0

14.0

24.0

40.0

60.0

硝酸盐

含量mg/L

1.772

5.316

8.86

12.404

17.72

26.58

35.44

62.02

106.32

177.2

265.8

硝酸盐（mg/L）=硝酸盐氮（mg/L）×4.43

（2）在普通蔬菜中取出黄瓜，清洗后称量，榨取蔬菜原汁，记录体积量。

（3）在黄瓜原汁中放入适量活性炭脱色后过滤，取得无色蔬菜原汁；取无色蔬菜原汁2毫升，放入25毫升比色管中，加水稀释至25毫升，加入适量硝酸试粉。

（4）将黄瓜汁放入试管架后15分钟，观察颜色变化，将变色后的黄瓜汁与标准色阶作颜色深浅度对比，确定相对应的试管，判定黄瓜样品中的硝酸盐含量。

（5）按同样方法，测得另外19种蔬菜样品硝酸盐含量后，对比同种蔬菜中，有机品种和普通品种的硝酸盐含量。

四．实验结果

（一）硝酸盐含量测试数据列表

1．有机蔬菜和普通蔬菜中硝酸盐含量对比表

·有机蔬菜硝酸盐含量（以含量多少排序）单位：

mg/L

品种

芥兰

小白菜

生菜

芹菜

大白菜

西葫芦

土豆

黄瓜

青椒

西红柿

含量

177.2

35.44

26.58

17.72

1.772

表一

·普通蔬菜硝酸盐含量（以含量多少排序）单位：

mg/L

品种

芥兰

小白菜

生菜

芹菜

大白菜

西葫芦

黄瓜

青椒

土豆

西红柿

含量

531.6

265.8

62.02

35.44

5.316

1.772

表二

2．有机蔬菜和普通蔬菜中硝酸盐含量差额表

·各品种普通蔬菜含量与有机蔬菜含量的差额（以差额大小排序）

（见表三和图A）

单位：

mg/L（绝对含量）

品种

芥兰

芹菜

小白菜

生菜

大白菜

黄瓜

西葫芦

青椒

土豆

西红柿

含量差额

354.4

239.22

230.36

44.3

35.44

17.72

5.316

表三

图A

有机蔬菜和普通蔬菜的硝酸盐含量对比图

·有机蔬菜和普通蔬菜的硝酸盐平均含量和平均含量差额单位：

mg/L

有机蔬菜（10种）

普通蔬菜（10种）

平均含量

31.1872

137.4788

平均含量差额

106.2916

表四

（二）调查结果

1．为配合这次实验，我还做了一次关于有机蔬菜的认识问卷调查。

调查发出问卷100份，收回100份，全部有效。

调查表明，超过一半的人不知道有机蔬菜和普通蔬菜的区别（见图B），超过2/3的人通常购买的是普通蔬菜（见图C），近2/3的人家附近买不到有机蔬菜（见图D）。

全部问卷调查结果见“附件1”——《“关于有机蔬菜的认识调查”数据统计》。

2．我还对一位菜农进行了化肥使用情况调查。

这位菜农是一个中年女性，姓李，家住河北省三河县，到北京打工刚一个月。

下面是调查问答：

问：

你们村有多少人家？

答：

一百多户。

问：

都是农民吗？

答：

都是。

问：

种什么？

答：

既种粮食，也种菜。

问：

种菜施什么肥？

答：

化肥。

问：

为什么不用农家肥？

答：

现在没人用啦，又费事，产量又低。

问：

氮肥怎么施？

答：

就往地里撒呗。

问：

施氮肥要根据土壤类型、作物种类选择氮肥种类，还要注意施用方法，你们这样做吗？

答：

哪有啊！

也不知道啊！

也没人教，没人管，农技员早就没啦。

问：

那怎么选择氮肥品种呢？

答：

就看哪个卖得多、便宜，就买哪个呗。

问：

施用时也不讲究方法？

答：

哪有什么方法。

都是自己想怎么施就怎么施，没人管。

问：

都这样吗？

答：

可不都这样。

图B

“是否知道有机蔬菜和普通蔬菜的区别”调查统计图

图C

“通常购买何种蔬菜”调查统计图

图D

“家附近是否有有机蔬菜销售”调查统计图

五.分析讨论

（一）蔬菜中的硝酸盐含量主要来自氮肥施用转移的作物体内硝酸盐积累。

蔬菜种植中，肥料有着重要的作用。

化肥在当今已成为现代农业生产的主要技术保障。

氮肥是化肥中的主要品种，农业上通常使用的氮肥种类很多，主要有铵态氮肥（如硫酸铵、碳酸氢铵等），硝酸态氮肥（如硝酸铵、硝酸钙等），酰胺态氮肥（如尿素）等。

合理施用化肥，可产生显著的增产效果。

但化肥如过量施用或不科学施用，则不仅不会产生相应的增产效果，反而还会造成相当严重的恶果。

如氮肥不合理滥施，不仅作物不能正常地由生长期转入成熟期，甚至倒伏，还会带来土壤污染、地下水污染、水体污染、大气污染和作物体内硝酸盐积累的后果。

施于农田的氮肥，可直接被植物吸收的主要是硝态氮和铵态氮。

其中铵态氮被作物吸收后，可直接参与蛋白质的合成；而硝态氮被植物吸收后，在根部和茎、叶内，需要在酶的作用下最后变成铵态氮方可参与蛋白质的合成。

铵态氮在土壤通气的情况下，经土壤微生物的作用，可转化为亚硝酸盐，进一步氧化形成硝酸盐。

如果氮肥施用过多，在土壤中转化为硝态氮的含量就会明显增加，作物根部从土壤中就要吸收大量的硝态氮。

因此，作物体内的硝酸盐含量就会迅速增加并在体内积累。

要想既使用氮肥、又不造成作物体内的硝酸盐含量过量积累，就必须正确施用氮肥。

氮肥的正确施用与作物种类、土壤类型、氮肥种类、使用方法有很大的直接关系。

从我对那位菜农的调查来看，保障氮肥得以合理施用的四个环节：

针对作物种类、确认土壤类型、选择氮肥种类、注意使用方法，全都落空。

这就造成了严重的氮肥的不合理滥施。

天津市农业环境监测部门曾对 9 个品种、117 个蔬菜样品进行硝酸盐含量测试，结果表明，有 58% 的测试样品硝酸盐含量达到四级污染水平（达到四级污染水平的蔬菜，生、熟均不允许食用）。

其中，芹菜、菠菜、莴苣四级累积率为 100%，水萝卜 83%，小白菜 75%，大白菜 46%，黄瓜、大葱、大蒜硝酸盐累积率较低。

江苏省在对两个大型农贸市场的蔬菜进行测试时，发现2/3的蔬菜硝酸盐含量超标。

湖北省先后对武汉市和 35 个县市的 76 个集贸市场、32 个生产基地进行调查，结果表明蔬菜中亚硝酸盐污染严重，其中叶类菜亚硝酸盐总体超标率达 18.3%。

我国每年的化肥消耗量折纯达4100多万吨，占世界总量的1/3，是世界第一化肥消费大国，单位面积使用量也早已是世界前三名；而氮肥在我国化肥的年总施用量中又占到70%—75%，可其有效利用率又仅为平均30%左右，才是国际先进水平的一半。

中国农科院土肥所最新调查显示，全国已有17个省氮肥平均施用量超过国际公认的上限225公斤/公顷。

这些数据都说明我国目前存在着广泛的氮肥不合理滥施现象，而其后果就是导致普通蔬菜中硝酸盐含量的过量积累。

（二）普通蔬菜中的硝酸盐积累造成对人体的危害。

人们经常食用硝酸盐含量过多的蔬菜，也将硝酸盐一并食入。

数据表明，人体摄入的硝酸盐有81.2%来自受污染的蔬菜。

而硝酸盐是国内外公认的三大致癌物亚硝胺的前体物，在非金属物质对人体的污染危害中，硝酸盐可说是头号杀手。

研究证明，硝酸盐在人体胃肠中经微生物作用可被还原成有毒的亚硝酸盐，它可与人体血红蛋白反应，使之失去载氧功能，造成高铁血红蛋白症，导致智力迟钝。

亚硝酸盐还可与人体胃肠中的胺类物质合成，转化为极强的致癌物质——亚硝胺，诱导消化系统癌症，如肝癌、胃癌和食道癌。

人体摄入0.3-0.5克亚硝酸盐即可引起中毒，3克可以致死。

亚硝胺对人体的强致癌性，目前是世界所关注的重要问题。

不少国家的研究已表明，一些地区的肝癌、胃癌、食道癌等疾病的高发都与硝酸盐、亚硝酸盐在食品中的存在有一定关系。

四川省遂宁市蓬溪县文井镇广门桥村农民因长期滥施化肥，导致蔬菜等食物中“硝态氮”严重超标，从而出现癌魔肆虐的惨剧；据统计，自90年代初发现第1例癌症患者以来，短短几年间，这个仅38户148口人的小村庄，竟发现癌症患者17人，平均每两户人中就有1个癌症患者。

日本人每天摄人的硝酸盐相当于美国人摄入的3-4倍，故日本出现的胃癌死亡率比美国高6-8倍。

我的实验显示：

在芥兰、芹菜、小白菜、生菜、黄瓜、大白菜、西葫芦等人们经常食用的蔬菜中，普通蔬菜的硝酸盐含量明显高于同类的有机蔬菜（见图A）。

其中：

就绝对含量来讲，差距最大的为芥兰，普通品种比有机品种多354.4mg/L，是普通品种的3倍。

如果比较相对含量，芹菜的普通品种是265.8mg/L，有机品种仅为26.58mg/L，普通品种是有机品种的10倍。

其他，如小白菜和生菜，普通品种含量均为265.8mg/L，有机品种均为35.44mg/L，均是7.5倍；象黄瓜，虽然普通品种的含量为35.44mg/L，但有机品种含量为0。

这些都是人们最经常食用的蔬菜，再联系到调查表明有超过2/3的人经常购买的是普通品种，这就不能不说是我们日常生活中饮食健康的一大隐患。

（三）人们的蔬菜购买行为说明我国目前尚缺少有机蔬菜进入普通百姓家的推广机制。

我的调查结果表明，通常购买普通蔬菜的人达67%，通常购买有机蔬菜的人仅有28%，两者相差极为悬殊（见图C）；不知道有机蔬菜和普通蔬菜区别的人为52%，知道的只有42%（见图B），虽然知道“有机蔬菜和普通蔬菜的区别”的人比不知道的人仍是少很多，但其相差幅度远小于购买有机蔬菜和购买普通蔬菜的悬殊程度。

这说明有相当多的人虽然知道有机蔬菜和普通蔬菜的区别，但在实际购买时仍是购买普通蔬菜。

这是为什么？

联系调查的另一结果，我们可以发现原因在哪里。

63%被访者的家附近根本买不到有机蔬菜（见图D），这一比例与通常购买普通蔬菜67%的比例极为接近，可以说明为什么很多人明知有机蔬菜和普通蔬菜的区别，但仍购买普通蔬菜。

统计对“调查问卷”其他问题的回答，也能使我们发现，人们选择购买普通蔬菜，很大原因是买不到有机蔬菜、而购买普通蔬菜又方便又便宜。

在对“您为何经常购买普通蔬菜？

”这一问题的回答中，达42%的选择是“方便”，占第一位，37%的选择是“便宜”，居第二位；这两个数据非常说明问题。

分析我的这些调查，可以发现：

一方面，影响有机蔬菜进入更多百姓家的一大因素是还有相当多的人不了解有机蔬菜，不知道有机蔬菜；而另一大因素就是普通百姓在自己身边即看不到、也买不到有机蔬菜，好不容易找到，购买又不便宜。

如果普通百姓能在身边看到便宜的有机蔬菜，他们肯定会去了解，并进而购买。

（四）结论：

通过我的实验研究表明，普通蔬菜中的硝酸盐含量的确比有机蔬菜多得多。

蔬菜，是千千万万百姓每个人、每一天甚至每一顿饭都要食用的食品，与百姓的生活和健康有着直接的利害关系。

与此类似的是饮用水。

世界卫生组织（WHO）建议，饮水中硝酸盐最大允许浓度不应超过45mg/L，我国的含量标准为88mg/L；德国政府已规定，饮水中硝酸盐含量不得超过50mg/L，蔬菜中含量不得超过250mg/Kg。

参照这些标准，我的实验表明，10种普通蔬菜中的5种超标，其中4种严重超标，还有2种接近超标，而有机蔬菜仅有1种超标，2种接近。

因此，普通蔬菜中的硝酸盐含量过多已是一个我们不能不重视的问题。

六．建议

总结上面的实验结果和研究分析，我有四个建议：

（一）改变目前化肥的不合理滥施现象，指导菜农科学施用化肥。

最起码要注意以下几点：

1．蔬菜特别是白菜、青菜、菠菜等叶类菜，不用硝酸铵和其他硝态氮肥；

绿叶蔬菜不要在叶面喷施尿素或硫酸铵等氮素化肥。

2．增施农家肥或复合肥，并注意补充钾肥。

3．施肥时注意土壤类型，粘壤土容易造成硝酸盐累积多，沙壤土则相反；植被较好的土壤容易造成硝酸盐累积多，酸碱度高的土壤则相反。

4．大棚蔬菜适当增加掀棚和开窗的次数和时间，以增加光照强度。

5．延长施肥至蔬菜上市的时间，最好间隔30天；在蔬菜成熟期不施肥。

（二）大力宣传有机蔬菜的优越性，同时，大力宣传食用高硝酸盐含量的普

通蔬菜的危害性，提高人们的自我保护意识。

（三）建立和健全限制和禁止高硝酸盐含量蔬菜的机制；比如：

制订和完善硝酸盐含量的限制标准，开发和研究便捷的蔬菜硝酸盐含量测定仪器，制订禁止高硝酸盐含量蔬菜上市的法规。

我国目前还没有一个统一的蔬菜硝酸盐含量限制标准。

北京市2002年7月1日开始实施的《蔬菜安全卫生要求》，对限制蔬菜的其他各类污染都实行了强制标准，但唯独对硝酸盐含量仅颁布了推荐标准。

而就是这样一个推荐标准还非常宽松，如，叶类菜500–3000mg/Kg，根类菜1000–3000mg/Kg，葱蒜类菜500–1000mg/Kg，茄果瓜类菜300mg/Kg，豆类菜500mg/Kg；其中，芹菜2000mg/Kg，大白菜1500mg/Kg，青椒、番茄、黄瓜300mg/Kg。

（四）建立和健全鼓励菜农多种有机蔬菜、推广有机蔬菜进入普通百姓家的机制；比如：

对有机蔬菜种植和销售给予价格补贴和税费减免，增加有机蔬菜的供应、增加销售网点。

总之，在继续加大对有机蔬菜的宣传、使更多的人对有机蔬菜有所认识的同时，逐渐建立起一个推广机制，使有机蔬菜能够更容易地走入更多的家庭。

七．参考资料

《妇女与环境》/北京大学环境科学中心、中国环境科学学会1998年10月组织编写

《环境保护工作全书》/中国环境科学出版社1997年出版

《经济日报》/2001年10月22日

《中国青年报》/2001年9月26日

《京华时报》/2003年4月7日

《华声报》/2003年8月28日

中国农业在线/2003年10月21日

中国癌症信息网/2003年4月7日

八．附件

附件1：

“关于有机蔬菜的认识调查”数据统计

附件2：

实验过程照片

全国青少年优秀环保论文专家评审意见表

等级：

一等　作者：

吴天心学校：

北京师范大学附属实验中学

题目：

蔬菜中硝酸盐含量对比实验和问题分析

专家点评意见：

蔬菜中硝酸盐含量过高会影响消费者的身体健康，因此蔬菜中硝酸盐含量问题受到普遍关注。

作者以蔬菜中硝酸盐含量为指标，研究有机与非有机蔬菜中硝酸盐含量的差异，得出有机蔬菜中硝酸盐含量远低于非有机蔬菜的结果，并对非有机蔬菜中硝酸盐含量过高的原因进行了分析。

本论文的研究结果对于宣传推广有机食品，鼓励合理施肥，防治面源污染具有重要意义。

研究过程较科学，研究采用了实验测试和调查两种方法，实验中涉及了较复杂的处理，有较大难度。

论文的撰写也基本符合论文撰写的五要素。

题目与正文内容相符。

建议授予一等奖。

建议题目修改为“有机蔬菜和非有机蔬菜中硝酸盐含量对比实验和问题分析”

点评人：

刘红

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