- •Экология пищевых продуктов
- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ГЛАВА 1. ЭКОЛОГИЯ: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
- •ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИЗНЕННОНЕОБХОДИМЫХ КОМПОНЕНТОВ ПИЩИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ
- •2.1. Белки
- •2.2. Липиды
- •2.3. Углеводы
- •2.4. Витамины
- •2.5. Минеральные элементы
- •2.6. Свободные радикалы: значение для организма
- •ГЛАВА 3. ПРИРОДНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ПИЩИ, ОКАЗЫВАЮЩИЕ НЕГАТИВНОЕ ДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ
- •ГЛАВА 4. ПИЩЕВЫЕ ПРОДУКТЫ ИЗ ГЕНЕТИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
- •Глава 5. ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ
- •6.1. Антибиотики
- •6.2. Пестициды
- •6.3. Гормональные и ферментные препараты
- •6.4. Загрязнение микроорганизмами и их метаболитами
- •6.5. Загрязнение микотоксинами
- •6.6. Загрязнение химическими элементами
- •ГЛАВА 7. ПОЧВА
- •7.1. Антропогенное загрязнение почв
- •7.2. Сельскохозяйственное загрязнение почв
- •7.3. Промышленное или техногенное загрязнение почв
- •7.4. Радиоактивные загрязнители
- •ГЛАВА 8. ВОДА
- •8.1. Основные функции воды в организме
- •8.2. Круговорот воды в природе
- •8.3. Антропогенное загрязнение воды и способы ее очистки
- •10.2. Контроль качества питьевой воды
- •10.3. Гигиенические нормативы содержания пищевых добавок
- •10.4. Контроль за безопасностью применения полимерных материалов и изделий, контактирующих с пищевыми продуктами
- •10.5. Государственный контроль качества и безопасности пищевых продуктов в странах Евросоюза
- •ГЛАВА 12. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ МАРКИРОВКА И ЕЕ НОРМАТИВНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
- •ГЛАВА 13. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА
- •Приложение 1
- •Постатейное содержание Федерального Закона "Об охране окружающей среды"
- •Приложение 2
- •Постатейное содержание Федерального Закона "О качестве и безопасности пищевых продуктов" №29–ФЗ от 2.01.02г.
- •Приложение 3
- •Приложение 4
- •Постатейное содержание Федерального Закона "Об экологической экспертизе"
- •Приложение 5
- •Полномочия государственного надзора и контроля в области обеспечения качества продукции
- •Приложение 6
- •Пищевые добавки, не оказывающие вредного воздействия на здоровье человека при использовании для изготовления пищевых продуктов
- •Нормативная база
- •Библиографический список
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
139
Лесные и степные пожары, вызванные человеком Потери природного газа при добыче нефти и газа (углеводороды).
Антропогенные источники загрязнения по характеру поступления в окружающую среду делятся на две группы:
отходы производства – преобладают отходы промышленной, комму- нально–бытовой и сельскохозяйственной деятельности;
средства химизации – пестициды, отходы промышленности, используемые как удобрения.
По характеру распространения загрязняющих веществ источники загрязнения делятся на точечные (ТЭЦ, добыча полезных ископаемых), площадные (земледелие, крупные промышленные зоны), линейные (транспорт).
К источникам загрязнения воздуха относится добыча полезных ископаемых, производство энергии, коммунальное хозяйство. В обоих случаях неизбежно загрязнение почв, а также растений, произрастающих на загрязненных почвах, и как правило, продовольственного сырья.
7.2. Сельскохозяйственное загрязнение почв
Минеральные удобрения и пестициды, применяемые человеком в агробиоценозах в количествах, не сбалансированных с потреблением сельскохозяйственными растениями, служат источником загрязнения почв, растительности, а также почвенных и грунтовых вод, естественных водоемов, рек и, в конечном счете, продуктов питания.
Большинство пестицидов, как указывалось выше, потенциально токсичны для человека, животных, а также для многих компонентов агробиоценоза (почвенная биота, гидробионты и т.д.). Только часть применяемых химических элементов используется растениями, другая – большая часть их – остается в окружающей среде. Особенно опасны хлорароматические, устойчивые, трудноразлагаемые пестициды – приоритетные загрязняющие вещества. К ним относятся пестициды (ДДТ, линдан), а также производные хлорфенолоксикарбоновых кислот и др. Данные вещества, кроме высокой токсичности для человека и животных, устойчивы к разложению, способны к миграции, накоплению в отдельных органах, тканях животных и растений.
Минеральные удобрения, особенно применяемые в больших дозах (азотные и фосфорные), удаляются с поверхности почвы внутрипочвенным стоком и поступают в гидрографическую сеть, вызывая эвтрофикацию водоемов и загрязнение вод нитратами.
140
Азот в виде нитратов накапливается сельскохозяйственными растениями, что при дальнейшем их продвижении по пищевой цепи приводит к токсичности для человека и животных.
Предельно допустимые количества нитратов для человека, по рекомендации ФАО, не должны превышать 500 мг NаNO3 в сутки. Всемирная организация здравоохранения допускает содержание нитратов в продуктах питания до 300 мг на 1 кг сырого вещества.
Накопление нитратов растениями зависит от применяемых доз азотных удобрений для их подкормки. Так, в зеленой массе травы тимофеевки, выращенной на фоне азота 45 кг/га действующего вещества, накапливается нитратов в количестве 64–97 мг/кг, в аналогичном травостое, выращенном на фоне азота 120 кг/га действующего вещества, соответственно – 746 мг/кг. Скармливание травостоя кроликам, выращенным на фоне действующего азота 45 кг/га, физиологических отклонений в их организме не вызвало, а при употреблении животными травостоя, выращенного на фоне азота 120 кг/га, в крови кроликов имелась прямая зависимость между содержанием нитратов в траве и крови. У кроликов, употреблявших траву, выращенную на фоне 45 кг/га, концентрация нитратов в крови находилось в пределах 2,11 мг%, а у кроликов, потреблявших траву в дозе 120 кг/га соответственно – 19,58 мг%. Скармливание кроликам травы, выращенной с использованием азотных удобрений в дозе 120 кг/га, оказало отрицательное влияние и на гематологические показатели, скорость гемолиза эритроцитов и общее состояние организма.
При нормальном состоянии организма скорость распада эритроцитов
– величина постоянная (420 с) и отражает динамическое равновесие в системе крови, обеспечивающее состояние между деятельностью кроветворной и кроверазрушающей системой и отражает качественный состав крови. У кроликов, потреблявших траву, выращенную на фоне азота 120 кг/га скорость гемолиза эритроцитов снизилась на 106 с, при этом в эритрограмме отмечалось 4 пика распада эритроцитов. Появление данных изменений является поталогическим и обусловлено ответной реакцией организма на возникшую гипоксию в результате гемолиза эритроцитов.
Если происходит взаимодействие нитритов и аминов в организме, то образуются нитрозамины, являющиеся канцерогенами, а также веществами, способными вызвать нарушения хромосомного аппарата и наследственные уродства.
Взависимости от химического состава различают удобрения азотные, фосфорные, калийные, известковые, микроудобрения, бактериальные, комплексные и др.
Взависимости от формы соединения азота азотные удобрения подразделяются на: аммиачные, аммонийные, нитратные, аммонийно– нитратные (аммиачная селитра), амидные, медленнодействующие – моче-
141
вино–формальдегидные, мочевино–альдегидные, оксамид, изобутилидендимочевина и др.
Нитратная форма удобрений в допустимых дозах способствует образованию в растениях аскорбиновой кислоты и кальция, аммонийная – фосфора.
Фосфорные удобрения различаются количеством P2O5. Одним из самых распространенных фосфорных удобрений является суперфосфат. Накопление в почве и, естественно, в растениях большого количества P2O5 тормозит протекающие в них биологические процессы.
Калийные удобрения – калийная соль (хлористый калий), калиймагнезиальное удобрение (КCl+NaCl+MgSO4), калийно–аммиачная селитра (КNO3+NH4Cl) и др. Калий активно участвует в углеводном и белковом обменах.
Микроудобрения необходимы для обогащения почвы микроэлементами.
Комплексные удобрения содержат комплекс питательных для растений элементов (фосфорно–азотные, фосфорно–калийные).
Органические удобрения играют особую роль в улучшении плодородия почв с низким содержанием гумуса, а также тяжелых почв с непрочной структурой. Одна корова за год выделяет с экскрементами около 27 кг P2O5, 67 кг К2О, свинья – соответственно – 62,45 и 28 кг.
Нарушение гигиенических правил использования удобрений, особенно неорганических, приводит к накоплению большого количества тяжелых металлов и других соединений в почве и сельскохозяйственном сырье.
Количество тяжелых металлов зависит от исходного сырья и способов его переработки. Наиболее загрязнены тяжелыми металлами фосфорные удобрения. Кроме того, удобрения загрязнены и другими токсичными элементами – фтором, мышьяком. Так, фосфориты содержат около 3% фтора.
В почву на 1 га с нитратами и сульфатами, а также с мочевиной попадает от 1 до 10 г мышьяка; с двойным суперфосфатом – до 30–300г этого элемента.
Фосфорные удобрения – источник загрязнения почв естественными радионуклидами – ураном, торием, радием. Содержание урана в сырье фосфорсодержащих удобрений может колебаться от 0,11 до 35, а тория – от 8 до 32 мг/кг.
Существенное количество тяжелых металлов попадает в почвы и с органическими удобрениями. Это происходит в основном не за счет высокого содержания металлов и токсических элементов в навозе, а за счет высоких (по сравнению с минеральными) доз внесения. Часто вносят не один навоз, а торфонавозные и другие компосты. Торф же является концентратом тяжелых металлов и при больших дозах (до 100 т/га) может значительно повышать их уровень в пахотных почвах и сельскохозяйственном продовольственном сырье.
142
В табл. 7.2.1 приведено содержание тяжелых металлов в минеральных удобрениях (данные М.А. Глазовской), извлекаемых 0,1 н раствором НCl.
Таблица 7.2.1 Содержание тяжелых металлов в удобрениях (мг/кг).
Удобрения |
Fe |
Mn |
Cu |
Ni |
Cr |
Pb |
Zn |
Cd |
|
Апатит |
710 |
49,5 |
11,3 |
3,5 |
1,75 |
89,8 |
7,50 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нитрофоска |
360 |
67,5 |
11,3 |
6,0 |
3,30 |
14,8 |
9,00 |
0,03 |
|
Суперфосфат про- |
643 |
113,5 |
32,0 |
6,0 |
3,30 |
15,3 |
17,50 |
0,25 |
|
стой |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Суперфосфат |
1467 |
455,0 |
1,0 |
15,0 |
6,80 |
31,8 |
17,30 |
0,48 |
|
двойной |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Фосфоритная мука |
865 |
172,5 |
21,5 |
20,8 |
6,50 |
14,5 |
42,80 |
0,23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нитроаммофос |
272 |
181,0 |
8,5 |
0,8 |
8,80 |
9,8 |
0,38 |
20,0 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К тяжелым металлам относится более 40 химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева, масса атомов которых составляет свыше 30 атомных единиц (а.е.м.).
Эта группа элементов активно участвует в биологических процессах, входя в состав многих ферментов. Группа "тяжелых металлов" во многом совпадает с понятием "микроэлементы". Для экзогенных, с повышенной концентрацией элементов, термин "микроэлементы" неприменим. В таких случаях обычно применяют термин "тяжелые металлы".
Таким образом, под термином "тяжелые металлы" подразумевают такие элементы, как: свинец, цинк, кадмий, ртуть, молибден, марганец, никель, олово, кобальт, титан, медь, ванадий, железо.
Источники поступления тяжелых металлов делятся на природные (выветривание горных пород и минералов, эрозионные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, влияние транспорта и т.д.). Часть техногенных выбросов, поступающих в окружающую среду в виде тонких аэрозолей, переносится на значительное расстояние и вызывает глобальное загрязнение почв (например, авария на Чернобыльской АС). Другая часть поступает в бессточные водоемы, где тяжелые металлы накапливаются и становятся источниками вторичного загрязнения. Тяжелые металлы накапливаются в почвенной толще, особенно в верхних гумусовых горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблениях растениями, эрозии и дефляции. Период их полуудаления (удаление половины от начальной концентрации) составляет продолжительное время: для цинка – от 70 до 510 лет, для кадмия – от 13 до 110, для меди – от 310 до 1500 и для свинца – от 74 до 5900 лет (Кобата–Пендиас А., Пендиас Х., 1989 г).
143
А.И. Обухов и Г.Л. Ефремова разработали шкалу экологического нормирования почв по тяжелым металлам в зависимости от генетического типа почв (табл. 7.2.2).
Таблица 7.2.2 Шкала экологического нормирования тяжелых металлов (мг/кг) для
геохимической ассоциации почв со слабокислой и кислой реакцией
Градации |
Pb |
Cd |
Zn |
Cu |
Ni |
Hg |
|
Уровень содержания: |
<5 |
<0,05 |
<15 |
<5 |
<10 |
<0,05 |
|
Очень низкий |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Низкий |
5–10 |
0,05–0,10 |
15–30 |
5–15 |
10–20 |
0,05–0,10 |
|
Средний |
10–35 |
0,10–0,25 |
30–70 |
15–50 |
20–50 |
0,10–0,25 |
|
Повышенный |
35–70 |
0,25–0,50 |
70–100 |
50–80 |
50–70 |
0,25–0,50 |
|
Высокий |
70–100 |
0,50–1,00 |
100–150 |
80–100 |
70–100 |
0,50–1,00 |
|
Очень высокий |
70–150 |
1–2 |
150–200 |
100–150 |
100–150 |
1–2 |
|
Уровень загрязненности |
100–150 |
1–2 |
150–200 |
100–150 |
100–150 |
1–2 |
|
(ПДК): Низкий |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Средний |
150–500 |
2–5 |
200–500 |
150–250 |
150–300 |
2–5 |
|
Высокий |
500–1000 |
5–10 |
500–1000 |
250–500 |
300–600 |
5–10 |
|
Очень высокий |
>1000 |
10 |
>1000 |
>500 |
>600 |
>10 |
Химические вещества, употребляемые для уничтожения тех или иных видов вредных организмов, называются пестицидами (от лат. Pestis – зара-
за, Saedo – убиваю).
В зависимости от направления использования пестициды разделяются на следующие группы:
гербициды – (от лат. Herbum – трава, Saedo – убиваю) применяются для борьбы с сорными растениями;
альгициды – для уничтожения водорослей и другой водной растительности;
арборициды – для уничтожения нежелательной древесной и кустарниковой растительности;
фунгициды – для борьбы с грибными болезнями растений; бактерициды – для борьбы с бактериями и бактериальными болезня-
ми;
инсектициды – для борьбы с вредными насекомыми; акарициды – для борьбы с клещами; зооциды – для борьбы с грызунами;
нематоциды – для борьбы с круглыми червями; афициды – для борьбы с тлей.
Кпестицидам относятся также химические средства стимулирования
иторможения роста растений, препараты для удаления листьев (дефолианты) и подсушивания растений (десиканты).
144
Пестициды в значительных количествах вносят в почвы во всех экосистемах. Наиболее обширную группу веществ среди пестицидов как по объемам применения (40–50%), так и по ассортименту выпускаемых препаратов (около 40%) составляют гербициды.
Признавая несомненный положительный эффект химического метода борьбы с сорными растениями, следует учитывать побочные действия химических веществ на другие компоненты природных экосистем: на животный мир, культурные и дикорастущие полезные растения, атмосферу, почву, водоемы. Наибольшую опасность представляют стойкие пестициды и их метаболиты, способные накапливаться и сохраняться в природной среде до нескольких десятков лет, а это вызывает загрязнение почв, водоемов, кормов и естественно продуктов питания. По данным ФАО длительность токсического действия некоторых биоцидов проявляется на протяжении
нескольких десятков лет: |
|
|
|
|
Инсектициды |
|
Гербициды |
Гептахлор |
9 |
Диурон |
16 |
Альдрин |
9 |
Симазин |
17 |
ДДТ |
10 |
Атразин |
17 |
ГХГЦ |
11 |
Монурон |
36 |
Наибольшей стойкостью к разложению отличаются хлорорганические пестициды группы диенов. Они сохраняют свою активность в почве в течение нескольких лет. Фосфорорганические соединения и их производные теряют свою токсичность менее чем за три месяца и при распаде не образуют токсичных метаболитов.
Вследствие миграции пестицидов с воздушными, водными потоками в биологическом круговороте веществ последствия токсического действия химических препаратов могут быть обнаружены на территории, где их никогда не применяли.
Инсектициды – это химические вещества, применяемые для уничтожения насекомых, нежелательных в хозяйстве или природных сообществах. Инсектициды – одна из групп пестицидов, их вредное действие обусловлено тремя факторами:
-они способны уничтожать многие полезные или хозяйственно– нейтральные виды и обедняют экосистему;
-являются одной из причин появления устойчивых популяций вредителей, от которых становится все труднее избавиться:
-накапливаются в экосистемах и могут сохраняться в них в течение нескольких лет.
Инсектициды токсичны как для вредных, так и для полезных животных, они действуют как кумулятивные яды.
Уничтожение существенной части флоры химическим способом, помимо непосредственного токсического эффекта сопровождается значительным сокращением источников питания для фауны и микроорганизмов,