Eksempel på evalueringsopgave i NF om grundvand

Side 1

HF 1. år

Skole:

Gruppemedlemmer:

HF 1. år

Naturvidenskabelig faggruppe

Evalueringsopgave

Grundvand

Side 2

Evalueringsopgave i Naturvidenskabelig faggruppe på HF

1

Indledning

Vand er livsvigtigt for levende organismer som mennesker. Uden vand kan vi faktisk kun overleve i få dage.

I Danmark har vi heldigvis store mængder rent grundvand, som bliver pumpet op, så vi kan drikke det fra hanen. Det er vigtigt for vores sundhed, at grundvandet er i god kvalitet, og derfor bruger vi mange ressourcer på at kontrollere vandets kvalitet.

Nitrat er et stof, som kan forurene grundvandet, hvis det er i overskud fra landbrugets gødning. Politisk er der ofte debat om, hvor meget landbruget må forurene, og her spiller nitratudledningen en væsentlig rolle.

Derfor er det spændende at lære om nitrat og de konsekvenser det kan have, hvis der er nitrat i vores drikkevand.

Især mange brønde og private boringer er allerede blevet lukket pga forurening med nitrat. Men hvilke konsekvenser kan nitratforurenet drikkevand egentlig have for kroppen?

Problemformulering

I arbejdet med emnet grundvand har jeg besvaret følgende problemformulering: Hvorfor er nitratforurening af grundvandet et problem for mennesket?

Præsentation af problemstillinger

For at besvare min problemformulering har jeg opstillet 3 problemstillinger.

1. Hvad er nitrat?

For at kunne svare på min problemformulering må jeg først finde ud af, hvad nitrat egentlig er. I denne problemstilling undersøger jeg, hvad nitrat er rent kemisk. Jeg vil komme ind på sammensatte ioner.

2. Hvordan bliver grundvandet forurenet med nitrat?

For at kunne svare på min problemformulering må jeg også vide, hvordan grundvandet bliver forurenet med nitrat. I denne problemstilling vil jeg se på grundvandsdannelse og finde ud af, hvordan forureningen sker.

3. Hvilken effekt kan nitrat have i kroppen?

Til sidst vil jeg se på de biologiske konsekvenser, det kan få for kroppen, hvis der er nitrat i drikkevandet.

Jeg vil fokusere på mavekræft og komme ind på celledelinger og cellemutationer.

Fremgangsmåde

Jeg har fået inspiration til min opgave gennem kapitel 3 i NF-grundbogen, “Hvor får vi vores drikkevand fra?”. I arbejdet med de enkelte delkonklusioner måtte jeg dog søge informationer andre steder for at få udbygget min viden. For at besvare den første delkonklusion, som primært handler om kemi, har jeg brugt lærebogen “Basiskemi C”. Derudover inddrager jeg en figur over nitrationen.

I arbejdet med den anden delkonklusion har jeg taget udgangspunkt i en model, som viser

Side 3

Evalueringsopgave i Naturvidenskabelig faggruppe på HF

2 vandbalanceligningen. Modellen viser på en god måde, hvordan der dannes grundvand. Jeg har også brugt materiale fra internettet.

For at besvare den tredje problemstilling har jeg brugt materiale fra NF-grundbogen. Her blev det forklaret, hvad en celle er, og hvordan den deler sig. Jeg brugte et bilag, som viser, hvordan en almindelig celle kan udvikle sig til en kræftcelle. Bilaget gjorde processen nemmere at forstå for mig, fordi processen var opstillet overskueligt.

Delkonklusioner

1. Hvad er nitrat?

På bilaget til højre kan man se nitrat. Det består af grundstofferne nitrogen og oxygen. Der findes både simple ioner og sammensatte ioner. Nitrat er en sammensat ion, og det vil sige, at det er en ion bestående af flere forskellige

atomer. Den kemiske formel for nitrat er NO^{-}.

3

Ionen består af et nitrogenatom og tre oxygenatomer.

Ionen er negativ, og ladningen er -1. Den ladning gælder ikke for de enkelte atomer, men for hele ionen. De forskellige atomer har altså tilsammen en elektrisk ladning

på -1.^{1}

Nitrationen kan indgå i forskellige ionforbindelser.

Nedenfor gennemgås to forbindelser, som er vigtige for mit emne, og hvordan de opbygget. Begge forbindelser bruges til gødning.

Calciumnitrat har den kemiske formel Ca(NO). Det består af den simple ion Ca^{2+} og af den sammensatte

3 2

ion NO^{-}. Calciumionen har en ladning på +2, og nitrationen har en ladning på -1. Stoffet skal være elektrisk

3

                                                                        -
neutralt. Derfor indgår ionerne i forbindelsen i forholdet 1:2. Det vil sige, at der er to NO -ioner for hver

3

Ca^{2+} -ion. Så er ionerne sat sammen til en neutral formelenhed.

Ionforbindelser er ikke ligesom molekyler. Molekyler er nemlig en selvstændig lille mængde stof. I ionforbindelser hænger ionerne sammen i et stort iongitter.

Nitrat indgår også i stoffet ammoniumnitrat med den kemiske formel NH NO. NH4^{+} -ionen har ladningen

4 3

         -                                                                   -
+1, og NO -ionen har ladningen -1. Ionerne indgår derfor i iongitteret i forholdet 1:1. Hver NO -ion er

3 3

bundet sammen med 6 NH^{+} -ioner.

4

1

Axelsen, Vibeke m.fl. “Basiskemi C”. 1. udgave. Haase & Søns Forlag, 2015. Side 37

Side 4

Evalueringsopgave i Naturvidenskabelig faggruppe på HF

3

En kemisk egenskab ved nitrat-ionen, som er meget vigtig i forbindelse med forurening, er, at den er

               2
letopløselig i vand.

2. Hvordan bliver grundvandet forurenet med nitrat?

Nitrat er et meget vigtigt næringssalt for planter. Når landmændene høster markerne, så fjerner de store dele af de vigtige næringssalte. Derfor gøder man markerne, så jorden ikke udpines. Overskud af nitrat kan

                                                                                    3
let blive udvasket, fordi nitrat er letopløseligt i vand. Udvaskningen kan risikere at sive ud i grundvandet. I

det følgende vil jeg gennemgå, hvordan grundvand bliver dannet, og hvordan det kan forurenes med nitrat fra markerne.

I vandbalanceligningen kan man se, hvad der sker med nedbøren. Når det regner, sker der forskellige ting med det vand, som lander på jorden. Noget af det fordamper direkte fra jordoverfladen, og noget andet fordamper gennem planterne. En del af vandet afstrømmer mod havet over jorden, fx i bække eller åer.

Det vand, som er tilbage efter fordampningen og den overfladiske afstrømning, kalder man for nettonedbøren, og det er det vand, som kan blive til grundvand. Vandet siver ned i jorden, indtil det bliver stoppet af et lag af ler eller kridt. Så vil alle hulrummene i jorden blive fyldt ud, og vi er nået til det, som hedder grundvandsspejlet. Zonen under grundvandsspejlet, den mættede zone, er mættet med vand.

Zonen over grundvandsspejlet, den umættede zone, har hulrum, som ikke er fyldt med vand. Vandet vil

søge mod områder med lavere tryk, og derfor er der underjordiske strømme med grundvand.^{4}

2

Axelsen, Vibeke m.fl. ”Basiskemi C”. 1. udgave. Haase & Søns Forlag, 2015. Side 43

3

http://www.skoven-i-skolen.dk/content/kv%C3%A6lstof

4

Grosen, Anders m.fl. “NF-grundbogen”. 1. udgave. Lindhardt og Ringhof, 2015. Side 69-71

Side 5

Evalueringsopgave i Naturvidenskabelig faggruppe på HF

4

Når det regner på en mark, hvor der er et overskud af nitrat, kan nitraten følge med vandet i nedsivningen.

Normalvis kan nitraten nå at blive omsat til gassen N

2

, som er ufarlig. Men landbrugsområder med tynde lerlag kaldes for nitratfølsomme områder. Her er der stor sandsynlighed for, at nitraten kan følge med helt ned til den mættede zone og forurene grundvandet. Flere områder i Nord- og Østjylland er

             5
nitratfølsomme.

3. Hvilken effekt kan nitrat have i kroppen?

Hvis nitraten ender i vores drikkevand i for store koncentrationer kan det have store konsekvenser for os.

                                                                         6
Man mener nemlig, at nitrat i drikkevandet kan give forøget risiko for kræft i mavesækken. I vores mave-

tarmkanal har vi nogle bakterier, som kan omdanne nitrat til nitrit. Nitrit kan udvikle sig til nitrosaminer, og de giver en forhøjet risiko for mavekræft. Kræft er egentlig, at vores celler pga. ændringer i DNA deler sig ukontrolleret. I det følgende vil jeg kort forklare, hvad celledeling er.

Gener styrer alle organismer. I generne er der koder for, hvordan forskellige proteiner dannes, og det er proteiner, som laver arbejdet i cellerne. Generne er bygget op i lange strenge, DNA-strenge. I DNA kan man se alle de instruktioner, som organismer skal bruge for at leve og udvikle sig. Alle cellerne er i princippet ens genetisk set og har det samme DNA. Men de kan alligevel udføre forskellige opgaver. For at en organisme kan vokse, må en celle dele sig.

Først skal DNA, som sidder i kromosomerne, kopieres. Det resulterer i, at hvert kromosom får to arme

(kromatider). Så bliver membranen uden om kernen nedbrudt, og kromosomerne flytter sig ind i midten af cellen. Så bliver kromosomets arme adskilt og bliver trukket til hver sin ende af cellen. Cellen deler sig til

                             7
sidst i to celler, som er genetisk ens.

Under visse omstændigheder kan det ske, at en celle muterer under sådan en celledeling. Det betyder, at der sker ændringer i cellens DNA, og så kan cellen ikke udføre de funktioner, som den plejer.

Celler kan godt mutere tilfældigt, men de kan også blive påvirket af et stof til at gøre det, fx nitrat. I bilaget nedenfor kan man se, hvordan en celle gennem celledelinger kan udvikle sig til en kræftcelle.

5

http://denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Kemi/Uorganisk_stofkemi/nitrater

6

https://www.cancer.dk/mavekraeft-kraeft-i-mavesaekken-ventrikelcancer/aarsager-mavekraeft/

7

Grosen, Anders m.fl. “NF-grundbogen”. 1. udgave. Lindhardt og Ringhof, 2015. Side 21

Side 6

Evalueringsopgave i Naturvidenskabelig faggruppe på HF

5

Én mutation er ikke nok til at en celle bliver til en kræftcelle. Først begynder cellerne at dele sig hurtigt, men de er stadig normaltfungerende. Ved den tredje mutation i bilaget begynder cellerne at ændre struktur. Herefter kan der ved senere mutationer ske det, at den muterede celle kan udvikle sig til en kræftcelle og se helt anderledes ud.

Konklusion

Nitrat er et stof, som er vigtigt for planterne. Derfor bruger landmændene det i deres gødning af markerne.

Kemisk er nitrat en sammensat ion med den elektriske ladning -1. Nitrat består af et nitrogenatom og tre oxygenatomer. Stoffet indgår i flere forskellige ionforbindelser, som bliver brugt til gødning, bl.a.

ammoniumnitrat og calciumnitrat. Nitrat er letopløselig i vand, og det er her, problematikken med forurening opstår. Hvis der er nitrat i overskud på markerne, kan det nemlig følge grundvandsdannelsen og ende i det grundvand, som vi pumper op for at bruge det som drikkevand. Når det regner, sker der forskellige ting med nedbøren. Det vand, som ikke fordamper eller strømmer væk over jorden, begynder at sive ned i jorden. Under grundvandsspejlet er den mættede zone. Det er den zone, som er grundvand. Har nitraten nået den mættede zone uden at blive omdannet til gas, kan det ende i vores drikkevand. Det fører til forhøjet risiko for mavekræft, fordi nitrat kan omdannes til nitrit og nitrosaminer. Kræft skyldes hurtig celledeling og gentagne mutationer i cellen. Under celledelingen sker der en ændring i DNA, så cellen ikke kan udføre de funktioner, som den plejer.

Spørgsmål til videre undersøgelse

Jeg har formuleret nogle spørgsmål, som ville være relevante at arbejde videre med i forbindelse med mit emne:

1. Hvordan kan man undgå, at nitrat ender i drikkevandet?

2. Hvad effekt kan nitrat have i søer og vandløb?

3. Hvad er processerne nitrifikation og denitrifikation?

Side 7

Evalueringsopgave i Naturvidenskabelig faggruppe på HF

6

Litteraturliste

Bøger

Axelsen, Vibeke m.fl. “Basiskemi C”. 1. udgave. Haase & Søns Forlag, 2015

Grosen, Anders m.fl. “NF-grundbogen”. 1. udgave. Lindhardt og Ringhof, 2015

Internetmateriale

Ammundsen, Ida Nymand m.fl. Kræftens Bekæmpelse. “Årsager til mavekræft”. Cancer.dk.

https://www.cancer.dk/mavekraeft-kraeft-i-mavesaekken-ventrikelcancer/aarsager-mavekraeft/ (Besøgt

)

Bendix, Malene m.fl. Skoven i Skolen. “Kvælstof”. http://www.skoven-i-skolen.dk/content/kv%C3%A6lstof

(Besøgt )

Madsen, Bent Lauge m.fl. Gyldendal. “Nitrater”. Den store Danske.

http://denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Kemi/Uorganisk_stofkemi/nitrater (Besøgt 22-02-

2016)