Загрязнение веществами и соединениями, применяемыми в растениеводстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Доклад

Загрязнение веществами и соединениями, применяемыми в растениеводстве

Введение

Питание - важнейший фактор, определяющий здоровье человека. К приоритетным направлениям современной науки о питании относятся организация рационального сбалансированного питания, профилактика алиментарных заболеваний, связанных с дефицитом белка, микронутриентов, других незаменимых факторов питания; дальнейшее развитие и укрепление системы контроля и надзора за качеством и безопасностью продовольственного сырья и пищевых продуктов; повышение уровня знаний населения в вопросах здорового питания.

Каждый человек должен обладать необходимыми сведениями о рациональном питании, веществах, составляющих пищу, об их роли в жизнедеятельности здорового и больного организма. Все это формирует культуру питания, являющуюся неотъемлемой частью культуры общества. Нарушение принципов рационального питания неизбежно приводит к развитию заболеваний, которые укорачивают человеческую жизнь, делают ее неполноценной.

Не менее актуальной является проблема загрязнения продовольственного сырья и пищевых продуктов чужеродными веществами химического и биологического происхождения.

1.Загрязнение веществами и соединениями, применяемые в растениеводстве

Остатки сельскохозяйственных ядохимикатов представляют наиболее значительную группу загрязнителей, так как присутствуют почти во всех пищевых продуктах. В эту группу загрязнителей входят пестициды (бактериоциды, фунгициды, инсектициды, гербициды и др.), удобрения, регуляторы роста растений, средства против прорастания, средства, ускоряющие созревание плодов. Рассмотрим основные из них.

Пестициды. Пестициды - вещества различной химической природы, применяемые в сельском хозяйстве для защиты культурных растений от сорняков, вредителей и болезней, т. е. химические средства защиты растений. Мировое производство пестицидов (в пересчете на активные вещества) составляет более 2 млн т в год, причем эта цифра непрерывно растет. В настоящее время в мировой практике используют около 10тыс. наименований пестицидных препаратов на основе 1500 действующих веществ, которые относятся к различным химическим группам. Наиболее распространены следующие: хлорорганические, фосфорорганические, карбаматы (производные карбаминовой кислоты), ртутьорганические, синтетические пиретроиды и медьсодержащие фунгициды.

С гигиенической позиции принята следующая классификация пестицидов:

1. По токсичности при однократном поступлении в организм через желудочно-кишечный тракт пестициды делятся на :

- сильнодействующие ядовитые вещества - ЛД ₅₀ -до50 мг/кг;

- высокотоксичные - ЛД₅₀ 50-200 мг/кг;

-среднетоксичные - ЛД₅₀ 200-1000 мг/кг;

- малотоксичные - ЛД₅₀ более 1000 мг/кг;

где ЛД₅₀ - доза, вызывающая гибель 50% подопытных животных.

2. По кумулятивным свойствам, т.е способности накапливаться в организме - на вещества, обладающие:

- сверхкумуляцией - коэффициент кумуляции менее 1;

- выраженной кумуляцией -1-3;

- умеренной кумуляцией - 3-5;

- слабовыраженной кумуляцией - более 5;

где коэффициент кумуляции - отношение суммарной дозы препарата при многократном введении к дозе, вызывающей гибель животных при однократном введении.

3. По стойкости:

- очень стойкие - время разложения на нетоксичные компоненты свыше 2х лет;

- стойкие 0,5-1 год;

- умеренно стойкие 1-6 мес.;

- малостойкие 1 мес.

Нарушение гигиенических норм хранения, транспортировки и применения пестицидов, низкая культура работы с ними приводит к накоплению их в кормах, продовольственном сырье и пищевых продуктах.

Применение на больших площадях токсичных препаратов вызывает загрязнение окружающей среды, включая водный и воздушный бассейны. Пестициды включаются в биогеохимический круговорот, переносятся с массами воздуха и водой. Особенно опасны хлорорганические стойкие пестициды прошлых лет, выпущенные без учета требований экологической безопасности. Так, дихлордифенилтрихлорметилметан (ДДТ) циркулирует в биосфере десятки лет после снятия с производства, накапливается в некоторых объектах пищевой цепи в результате биоаккумуляции до опасного уровня. Вредное воздействие пестицидов на окружающую среду и здоровье человека проявляется в загрязнении воды, почвы, продуктов питания, развитии хронических заболеваний и острых отравлений, врожденных аномалий развития, детской смертности и т.д.

Наибольший расход пестицидов отмечается в таких странах как: Япония, США, Китай. В России, несмотря на существенное сокращение применения пестицидов в последнее время, отмечена тенденция увеличения использования высокоактивных пестицидов с низкими нормами расхода.

С 1986 года в России действует автоматизированный отраслевой мониторинг, обеспечивающий информацию об уровнях этих веществ в продуктах питания. При мониторинге определяются остаточные количества 154 пестицидов.

Результаты мониторинга последних лет показывают возрастание общего содержания пестицидов в продуктах растительного и животного происхождения, включая рыбу. В большей степени это касается таких продуктов, как: картофель, лук репчатый, капуста? помидоры, огурцы, морковь, свекла, яблоки, виноград, рыба прудов и водохранилищ, молоко.

Пестициды поступают в организм человека в 95 % случаев с продуктами питания, в 4,7 % - с водой, около 0,3 % - с атмосферным воздухом и совсем незначительное количество - через кожу. Продукты превращений сложных пестицидов в организме бывают более токсичными, чем сами пестициды, и такие последствия трудно предугадать при создании новых препаратов.

На эффективность снижения остаточных количеств пестицидов в пищевых продуктах влияет характер распределения их в разных частях растений. К примеру, известно, что основное количество пестицидов концентрируется в кожуре плодов и овощей или на ее поверхности, практически не проникая внутрь плода. По этой причине начальным этапом кулинарной обработки фруктов, ягод и овощей - является их мойка. На следующем этапе крайне важно очистить продукты от наружных частей растений. Известно, что при удалении кожуры у цитрусовых, яблок, груш, бананов, персиков происходит их максимальное освобождение от пестицидов - от 50-100 %.

Статистически достоверное превышение допустимого уровня пестицидов в 5 раз и более принято понимать как экстремальное загрязнение.

Один из препаратов, который постоянно обнаруживают в продуктах питания - хлорэтанол (в среднем 0,32 мг/кг).

Остаточное содержание пестицидов в мясных и молочных продуктах можно снизить их термической обработкой. Наиболее эффективным здесь является отваривание мяса в воде. При этом следует помнить, что пестициды могут перейти в бульон.

Данные мониторинга свидетельствуют о реальной опасности комбинированного воздействия на организм множества высокотоксичных пестицидов, позволяют оценить степень такой нагрузки, определить крайне важность первоочередных испытаний продукции на безопасность и возможные меры профилактики.

Следует выделить следующие мероприятия по устранению опасности попадания пестицидов в пищевые продукты:

- строго соблюдать сроки применения и дозировку пестицидов;

- усилить ведомственный контроль за применением пестицидов в сельском хозяйстве, их содержанием в продуктах питания;

- информировать населения о неблагоприятном воздействии пестицидов на организм.

- использовать результаты мониторинга в санитарно-гигиенической практике;

- создать целевые комплексные межведомственные программы безопасного применения пестицидов на основе современных методов анализа и эпидемиологического расследования причин загрязнения продуктов питания пестицидами.

Нитраты, нитриты, нитрозамины. Нитраты широко распространены в природе, они являются нормальными метаболитами любого живого организма, как растительного, так и животного, даже в организме человека в сутки образуется и используется в обменных процессах более 100 мг нитратов.

Почему же говорят об опасности нитратов? При потреблении в повышенном количестве нитраты (NO₃^-) в пищеварительном тракте частично восстанавливаются до нитритов (NO₂^-). Механизм токсического действия нитритов в организме заключается в их взаимодействии с гемоглобином крови и в образовании метгемоглобина, неспособного связывать и переносить кислород. 1 мг нитрита натрия (NaNO₂) может перевести в метгемоглобин около 2000 мг гемоглобина.

Основными источниками поступления нитратов и нитритов в организм человека являются, в первую очередь, растительные продукты. И поскольку нитраты, как отмечалось выше, являются нормальным продуктом обмена азота в растениях, нетрудно предположить, что их содержание зависит от следующих факторов:

· индивидуальные особенности растений; существуют так называемые "растения накопители нитратов", это, в первую очередь, листовые овощи, а также корнеплоды, например свекла и др.;

· степень зрелости плодов; недозрелые овощи, картофель, а также овощи ранних сроков созревания могут содержать нитратов больше, чем достигшие нормальной уборочной зрелости;

· возрастающее и часто бесконтрольное применение азотистых удобрений (имеется в виду неправильная дозировка и сроки внесения удобрений);

· использование некоторых гербицидов, например 2,4-D (дихлорфеноксиуксусная кислота), и дефицит молибдена в почве нарушают обмен веществ в растениях, что приводит к накоплению нитратов.

Помимо растений, источниками нитратов и нитритов для человека являются мясные продукты, а также колбасы, рыба, сыры, в которые добавляют нитрит натрия или калия в качестве пищевой добавки - как консервант или для сохранения привычной окраски мясопродуктов, т. к. образующийся при этом NO-миоглобин сохраняет красную окраску даже после тепловой денатурации, что существенно улучшает внешний вид и товарные качества мясопродуктов.

2.Регуляторы роста растений

Регуляторы роста растений (РРР) применяют с целью влияния на процессы роста, развития и жизнедеятельности растений, обеспечения урожайности, улучшения качества, облегчения уборки. К этой группе соединений можно отнести также гербициды, которые вызывают задержку роста и гибель растений, хотя в зависимости от дозы могут проявлять как ингибирующее, так и стимулирующее действие. РРР, в отличие от гербицидов, дают указанный эффект в значительно более низких дозах - граммах и миллиграммах действующего вещества на гектар.

Существующие РРР можно разделить на две группы: природные и синтетические.

Природные РРР - присущие растениям соединения, которые выполняют роль фитогормонов: ауксины, гиббереллины, цитокинины, абсцизовая кислота, этилен и др. Они не представляют какой-либо опасности для человека, так как в процессе эволюции человеческого организма вырабатывались соответствующие механизмы их биотрансформации.

Синтетические РРР - получают химическим или микробиологическим путем. С физиологической точки зрения являются аналогами эндогенных фитогормонов либо могут оказывать влияние на гормональный статус растений. К этой группе относятся:

- производные сульфонилмочевины;

- азоксофор;

- биферан (предпосевная обработка клубней картофеля);

- кротонолактон (обработка семян риса);

- квартазин (обработка семян ячменя, пшеницы, ржи);

- фумар и т. д.

В отличие от природных синтетические РРР могут оказывать вредное воздействие на организм человека как ксенобиотики. Вместе с тем степень опасности большинства РРР не изучена. Практически отсутствует информация о механизме действия РРР на растительный и животный организмы в плане, как интоксикации, так и стимулирования процессов жизнедеятельности. Имеются единичные сведения о биологической активности производных сульфонилмочевины.

Механизм действия высоких доз РРР заключается в подавлении активности ацетолактатсинтетазы - ключевого фермента на раннем этапе биосинтеза ряда аминокислот. Предполагают, что ростстимулирующее действие низких доз связано с влиянием РРР на эндогенный уровень природных гормонов или непосредственно на клеточные структуры.

РРР используют также для увеличения сроков хранения растительных продуктов, например, картофеля, моркови, лука, репы и т.д. При этом сохраняется водный баланс, вкусовые качества, витамины, минеральные вещества, другие показатели пищевой ценности. Так, обработка посевов сахарной свеклы и моркови за 12-15 дней до уборки 0,3 %-м и 1,5 %-м растворами МГ-натрия, 60 %-м настоем (действующее вещество - гидразин малеиновой кислоты) позволяет продлить срок хранения овощепродуктов до 7 мес, сократить потери сахаристости на 20-25 %, сохранить питательную ценность. Вместе с тем не ясны скрытые механизмы воздействия РРР на обменные процессы растений, предполагается их негативное влияние, возможность которого связана с нарушением внутриклеточного обмена и образования токсичных соединений. Кроме того, остаточные количества РРР в продовольственном сырье и пищевых продуктах могут сами проявлять токсичные свойства. Потенциальная опасность РРР для человека усугубляется стойкостью этих соединений в окружающей среде и продуктах питания.

Основные направления профилактических работ:

1. Применение наиболее безопасной технологии обработки семенного и посадочного материала.

2. Соблюдение определенных условий использования: рН, температура, наличие конкретной микрофлоры, другие факторы, влияющие на стабильность и активность РРР.

3. Накопление банка данных РРР по их экологической безопасности и степени опасности для человека.

4. Разработка доступных методов определения остаточных количеств РРР и методических подходов к оценке токсичности.

сельскохозяйственный ядохимикат загрязнитель

3.Удобрения

Применение удобрений в сельском хозяйстве имеет важное значение для управления плодородием почв, повышения урожайности и пищевой ценности сельскохозяйственных культур. Нарушение агрохимических и гигиенических регламентов применения удобрений приводит к чрезмерному накоплению их в почве, растениях, они загрязняют продовольственное сырье и пищевые продукты, оказывая тем самым токсическое действие на организм человека.

В зависимости от химического состава различают удобрения азотные, фосфорные, калийные, известковые, микроудобрения, бактериальные, комплексные и др. Условно их можно подразделить на минеральные и органические. Необходимость в удобрениях объясняется тем, что естественный круговорот азота, фосфора, калия, других питательных для растений соединений не может восполнить потери этих биоэлементов, уносимых из почвы с урожаем.

Азотные удобрения. В зависимости от формы соединения азота существуют:

- аммиачные - азот присутствует в виде свободного аммиака (жидкий, водный и безводный);

- аммонийные - азот представлен ионом аммония (сульфат аммония);

- нитратные - азот находится в составе остатка азотной кислоты (натриевая и кальциевая селитры);

- аммонийно-нитратные - содержат азот в аммонийной и нитратной формах (аммиачная селитра);

- амидные - представлены мочевиной - амидом карбаминовой кислоты, превращающимся в почве под воздействием уреазы бактерий в углекислый аммоний.

К медленнодействующим азотным удобрениям относятся мочевино-фор-мальдегидные, мочевино-альдегидные, изобутилдиенди-мочевина, оксамид и др.

Азот играет важную роль в жизнедеятельности растений в качестве компонента белков, нуклеиновых кислот, витаминов, других биологически активных веществ.

Нитратная форма удобрений в допустимых дозах способствует образованию в растениях аскорбиновой кислоты и кальция, аммонийная - фосфора.

Фосфорные удобрения. Различаются количеством оксида фосфора Р₂О₅. Один из самых распространенных видов - суперфосфат. Накопление в почве и растениях большого количества Р₂О₅ тормозит протекающие в них биологические процессы.

Калийные удобрения - калийная соль (хлористый калий), калиймагнезиальное удобрение (КСl + NaCl + MgSO₄), калийно-аммиачная селитра (KNO₃+ NH₄Cl) и др. Калий не входит в органический состав веществ растений, но он активно участвует в углеводном и белковом обменах.

Микроудобрения - необходимы для обогащения почвы микроэлементами. Наибольшее распространение получили борные, молибденовые, медные, марганцевые, цинковые, кобальтовые.

Комплексные удобрения - содержат комплекс питательных для растений элементов (фосфорно-азотные, фосфорно-калийные).

Органические удобрения. Играют важную роль в улучшении плодородия почв с низким содержанием гумуса, а также тяжелых почв с непрочной структурой. С экскрементами коровы за год выделяется 46 кг азота, 27 кг Р₂О₅, 67 кг К₂О, свиньи соответственно - 62,45 и 28 кг.

Нарушение гигиенических правил использования удобрений, особенно неорганической природы, приводит к накоплению большого количества отдельных элементов и их соединений в почве и сельскохозяйственном сырье, создает проблему загрязнения пищевой продукции. Типичным примером может служить проблема нитратов, нитритов и нитрозаминов при неконтролируемом применении азотных удобрений.

Определенную перспективу имеют микробные биоудобрения, получаемые при помощи биологической очистки сточных вод животноводческих комплексов. Путем аэробной переработки производят две фракции удобрений: твердую - осадок первичных отстойников - и биомассу микроорганизмов. Смесь активных микроорганизмов ила с осадками отстойников в соотношении 1 : 1 высушивают при температуре выше 100 ⁰С и получают биоудобрение «Бамил» (биомасса активных микроорганизмов ила). Опыт такой работы имеется на свинооткормочном комплексе «Восточный» Ленинградской области. Ежегодно на этом комплексе по откорму 108 тыс. голов получают до 10 тыс. т биоудобрений, эффективных для многих сельскохозяйственных культур.

По агрохимическим свойствам «Бамил» отличается от других органических удобрений высоким содержанием азота (5 %), фосфора (1,6 %), калия (0,5 %), магния (2 %), кальция (7 %), ряда микроэлементов. Отмечено благоприятное влияние удобрения на биологическую активность почвы. Санитарно-гигиеническая оценка «Бамила» показала полное отсутствие тяжелых металлов, яиц гельминтов, снижение общей микробной обсемененности на 99,9 %, т.е. этот препарат отвечает экологическим требованиям по использованию удобрений.

Вода, выходящая из биопрудов, имеет коли-титр 0,001, микробное число 7000, способна по своему составу стимулировать рост растительности и может быть пригодна для разведения травоядных рыб - карпа и толстолобика.

Одним из новых источников удобрений могут быть отходы флотации угля (ОФУ). Каждый год их накапливается огромное количество. ОФУ имеют сложный состав: в них содержатся минеральные вещества, около 2 % примесей (мелкодисперсный уголь, смолы, масла, флотореагенты), обнаружены тяжелые металлы, полициклические ароматические углеводороды, нитрозосоединения. При неправильном сборе и хранении они могут стать источником загрязнения воздушного бассейна, подземных и поверхностных водоисточников.

Проведение комплексных гигиенических исследований показало, что предельно допустимой дозой внесения ОФУ в почву является 3 кг на 1 кг или 10 т/га. При таком варианте ни один из неблагоприятных компонентов отходов, в том числе БП, не поступает в сельскохозяйственные растения, атмосферный воздух и грунтовые воды в количествах, превышающих ПДК, что исключает загрязнение пищевых продуктов, делает ценным и безопасным удобрением.

4. Сточные воды и твердые отходы, используемые для орошения и удобрения

Сточные воды (СВ) и твердые отходы получили широкое применение в сельском хозяйстве в качестве источников орошения и удобрения, учитывая дефицит этих источников. Для очистки или переработки сточных вод и твердых отходов используют эффективные методы биотехнологии.

Сточные воды можно условно разделить на следующие виды:

1. Хозяйственно-фекальные. Содержат взвешенные вещества, растворимые минеральные и органические соединения, патогенные возбудители. Они требуют механической и биологической очистки, в отдельных случаях - хлорирования.

2. СВ животноводческих комплексов. Отличаются от предыдущих более высокой концентрацией минеральных и органических соединений, содержат общего азота до 4 г/л и более, фосфора (Р₂О₂) до 900 и более мг/л, калия (К₂О) до 6000 мг/л и более. В стоках могут присутствовать патогенная микрофлора, яйца гельминтов, остаточные количества консервантов, пестицидов, лекарственных препаратов и т. д.

Перед использованием для орошения стоки должны пройти механическую и биологическую очистку. Агрохимические и гигиенические требования предусматривают их разбавление пресной водой с целью доведения общей минерализации до 1,5-2 г/л (не выше), содержания общего азота 150-300 мг/л. Это предупреждает загрязнение почвы и сельскохозяйственных культур токсическими веществами.

3. Промышленные, к которым присоединяются фекально-хозяйственные стоки из бытовых помещений. Представляют наибольшую опасность загрязнения продукции сельского хозяйства. Содержат высокие концентрации самых разнообразных органических и неорганических соединений. Среди промышленных стоков более приемлемы для орошения стоки предприятий пищевой промышленности.

4. Смешанные городские сточные воды содержат комплекс возможных загрязнителей, включая поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Концентрация взвешенных веществ в оросительной воде не должна превышать 3000 мг/л, бихроматная окисляемость воды - 1100-2000 мг кислорода на 1 л, титр кишечной палочки и энтерококка - не менее 1-10 мл/л. Согласно ГОСТ, содержание отдельных веществ не должно превышать, мг/л: общий азот - 120, фосфор - 30, калий - 159. Сумма минеральных солей не должна быть выше 1,5 г/л.

ПАВ являются постоянным химическим ингредиентом очищенных сточных вод, предназначенных для орошения земледельческих угодий. Они обладают способностью накапливаться в почве: их можно обнаружить на глубине 30 м и на расстоянии от 300 м до 3 км от источника загрязнения. Отмечено накопление ПАВ в слое почвы глубиной 0,5 м в количестве до 1 мг/кг при орошении водой, содержащей 2 мг ПАВ на 1 л.

Основная нагрузка в процессе самоочищения почвы от загрязнителей ложится на микроорганизмы. В этой связи обращает внимание способность ПАВ изменять количественный и качественный состав микрофлоры почвы. Имеются данные об ингибирующем действии алкилбензосульфонатов на процесс нитрификации, проявление которого в различных почвах зависит от степени разветвленности алкильной цепи ПАВ. Анионное ПАВ алкилсульфонат натрия угнетает целлюлозоразлагающую активность микроорганизмов. Имеется ряд других примеров отрицательного влияния детергентов на микрофлору почвы.

ПАВ внедряются в пищевые цепочки, загрязняют продовольственное сырье и продукты питания, оказывая неблагоприятное воздействие на здоровье человека. ПАВ способны образовывать в почве нитрозосоединения. В сточных водах, предназначенных для орошения, обнаружено и идентифицировано около 200 ПАВ.

В нашей стране не обоснованы нормативы ПАВ в почве, сельскохозяйственных культурах и продуктах питания, что должно быть предметом целевых исследований органов здравоохранения.

Реиспользование сточных вод получает широкое распространение во всем мире, особенно в аридных и субаридных зонах. Основные доводы - необходимость экономии водных ресурсов, минеральных и органических удобрений, увеличение производства продуктов питания. В нашей стране площади орошаемых СВ земель превышают 200 тыс. га.

Утилизация осадков сточных вод (ОСВ). Эта проблема имеет важное значение, поскольку только в нашей стране на очистных сооружениях накапливается в год до 4 млн. т сухой массы ОСВ. Органическая часть этих осадков представлена протеином, другими азотсодержащими веществами, жирами, углеводами (лигнин). Осадки содержат микро- и макроэлементы, ряд органических и неорганических токсикантов. Обычными компонентами осадков являются яйца гельминтов, сапрофиты и патогенные бактерии, вирусы, грибы, простейшие водоросли. Несмотря на богатый питательный состав ОСВ, содержание в них тяжелых металлов, других вредных примесей и высокая обсемененность свидетельствуют о необходимости гигиенического регламентирования ОСВ, используемых в качестве удобрений.

Для обеззараживания и дегельминтизации ОСВ применяют термическую обработку. В отношении других токсигенных веществ и соединений используют принцип разбавления, руководствуясь допустимыми нормативами их содержания в почве, воде и сельскохозяйственных растениях. Широко применяют современные биохимические способы очистки, позволяющие получить наиболее доступный и безопасный продукт для его использования в качестве удобрения или кормовой добавки.

Заключение

В мире более 1-го млн. человек ежегодно умирает от отравлений. Источниками загрязнения пищевого сырья являются загрязнение почвы из-за неправильного применения в сельском хозяйстве пестицидов и минеральных удобрений. Проблема загрязнения продуктов питания чужеродными веществами является одной из самых злободневных в наши дни. Причиной некачественных продуктов питания является низкий уровень контроля за выпускаемой продукцией.

Список использованной литературы

1.Монисов А.А., Тутельян В.А., Терешкова Л.П., Хотимченко С.А. Проблемы безопасности пищевых продуктов в России // Вопросы питания. 2013. №3. С. 33-40.

2. Позняковский В.М. Гигиенические основы питания, безопасность и экспертиза продовольственных товаров: Учебник. 2-е изд., испр. и доп. - Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, 2014. - 448 с.

3.Покровский А.А. Метаболические аспекты фармакологии и токсикологии пищи. - М.: Медицина, 2013. - 184 с.

4.Рубина Е.А. Санитария и гигиена питания: Учеб. пособие для студ. Высш. учеб. заведений. - М.: Издательский центр "Академия", 2005. - 288 с.

Размещено на Allbest.ru