Загрязнения пищевых продуктов токсичными металлами

4.1.1. Загрязнения продуктов питания химическими элементами.

Актуальность проблемы

Химические элементы широко распространены в природе, они могут попадать в пищевые продукты, например, из почвы, атмо­сферного воздуха, подземных и поверхностных вод, сельскохозяй­ственного сырья, а через пищу - в организм человека.

Большинство химических элементов жизненно необходимы че­ловеку, при этом для одних установлена определенная роль в ор­ганизме, для других эту роль еще стоит определить.

Следует отметить, что микро - и макроэлементы проявляют био­хи-мическое и физиологическое действие только в определенных дозах. В больших количествах они обладают токсическим влияни­ем на организм. Так, например, известны высокие токсические свойства мышьяка, однако в небольших количествах он стимулиру­ет процессы кроветворения. Для некоторых химических элементов установлена предельно допустимая концентрация (ПДК).

Причинами загрязнения пищевых продуктов химическими эле­ментами являются: отходы промышленных предприятий, выхлоп­ные газы автотранспорта, неконтролируемое применение химиче­ских удобрений, разработка полезных ископаемых. Химические элементы накапливаются в растительном и животном сырье, что обусловливает их высокое содержание в пищевых продуктах и продовольственном сырье.

Согласно решению объединенной комиссии ФАО/ВОЗ по Пи­щевому кодексу, в число компонентов, содержание которых конт­ролируется при международной торговле продуктами питания, включено восемь химических элементов - это ртуть, кадмий, сви­нец, мышьяк, медь, цинк, железо, стронций. Список этих элементов в настоящее время дополняется. В России требованиями СанПиН определены критерии безопасности для следующих токсических веществ: ртуть, кадмий, свинец, мышьяк и др. В настоящем учебном пособии рассмотрены четыре наиболее опасных элемента.

4.1.2. Токсиколого-гигиеническая характеристика свинца.

Профилактика загрязнений

Свинец. Один из самых распространенных и опасных токсикантов.

Свинец находится в микроколичествах почти повсеместно. В почвах обычно содержится от 2 до 200 мг/кг свинца. Свинец, как правило, сопутствует другим металлам, чаще всего цинку, железу, кадмию и серебру. Большие залежи свинецсодержащих руд встречаются во многих частях света. Главными государствами, обладающими запасами свинцовых руд, являются США, Россия, Австралия, Канада, Перу, Мексика, Китай, Болгария. Наиболее распространенными рудами являются галенит - свинцовый блеск (сульфид свинца), церуссит (карбонат свинца) и англезит (сульфат свинца). Широкое использование свинца человеком объясняется легкостью его выделения из руд.

Свинец используют в виде металла и в виде его химических соединений. Наибольшая доля добываемого свинца используется на изготовление свинцовых аккумуляторов для автомобилей, электротранспорта, применяют также для покрытия кабелей, для изготовления пуль и снарядов, для пайки швов жестяных банок, при производстве двигателей, в полиграфии. Оксид свинца применяют для изготовления белил, свинцового сурика, глазурования керамических изделий. Соли свинца широко используются в производстве стеклянных изделий, для изготовления высококачественного хрусталя, телевизионных трубок и флюоресцентных ламп.

В наше время в роли токсикантов окружающей среды выступают, прежде всего, алкильные соединения свинца, такие как тетраэтилсвинец, которые примешивают к автобензину в качестве антидетонаторов.

Источники поступления свинца:

· растительные продукты и мясо сельскохозяйственных животных, выращенных вблизи промышленных центров, крупных автомагистралей;

· использование загрязненного корма для откармливания скота, при этом загрязняется молоко и мясо;

· использование пестицидов, содержащих свинец, приводит к загрязнению почвы, а, следовательно, фруктов и овощей;

· пищевые продукты в жестяной упаковке (банке), свинец попадает в продукт из свинцового припоя в швах банки;

· при сбросе вод из рудников приводит к загрязнению окружающей среды.

Содержание свинца в пищевых продуктах имеет региональные различия. Чем больше содержится свинца в окружающей среде, тем большее количество регистрируется в растительных и животных продуктах, причем свинец обнаруживают практически во всех продуктах.

Среднее содержание свинца в продуктах питания - 0,2 мг/кг, по отдельным группам продуктов, мг/кг (в скобках - среднее со­держание): фрукты - 0,01-0,60 (0,1), овощи - 0,02-1,60 (0,19), крупы - 0,03-3,00 (0,21), хлебобулочные изделия - 0,03-0,82 (0,16), мясо и рыба -0,01-0,78 (0,16), молоко -0,01-0,10 (0,027), чай - 40.

ГОСТ 2874-82 предусматривает содержание свинца в водопро­водной воде не выше 0,03 мг/л, в атмосферном воздухе - 1,5 мкг/м³. Взрослый человек полу­чает ежедневно с пищей 0,1-0,5 мг свинца, с водой - около 0,02 мг. Общее его содержание в организме составляет 120 мг. Поступивший свинец с пищей усваивается на 8 %, на 10-12 % - с водой. В организме взрослого человека усваивается в среднем 10 % по­ступившего свинца, у детей - 30-40 %. Дефицит в рационе кальция, железа, пектинов, белков или повышенное поступление витамина D увеличивают усвоение свинца, а, следовательно, его токсичность, что необходимо учитывать при организации диетического и лечебно-профилактического питания.

Около 90 % поступившего свинца выводится из организма с фекалиями, ос­таль-ное количество с мочой и другими биологическими жидкостями. Биологи­ческий период полувыведения свинца из мягких тканей и органов составляет около 20 дней, из костей - до 20 лет.

Свинец токсически воздействует на 4 системы органов: кроветворную, нервную, желудочно-кишечную и почечную. Свинцовая интоксикация называется сатурнизм.

При попадании свинца в кровеносную систему, включается в клетки крови и влияет на синтез гемоглобина (ускоряет гибель эритроцитов), что может стать причиной анемии.

Некоторое количество свинца поступает в мозг, однако накапливается там незначительно (заболевания головного мозга чаще бывают у детей).

При поражении ЦНС у пострадавших отмечается снижение умственной способности, ухудшение памяти, агрессивное поведение, параличи мышц рук и ног.

Из крови свинец поступает в мягкие ткани и кости, где депонируется в виде трифосфата.

Острое отравление свинцом обычно проявляется в виде желудочно-кишечных расстройств. Вслед за потерей аппетита, запорами могут последовать приступы колик с интенсивными болями в животе. Это так называемые «сухие схватки» или «девонширские колики».

Отмечено отрицательное влияние на половую функцию организма (угнетение живости стероидных гормонов, гонадотропной активности, нарушение сперматогенеза и др.).

По данным ФАО, допустимая суточная доза (ДСД) свинца со­ставляет около 0,007 мг/кг массы тела, ПДК в питьевой воде - 0,05 мг/л.

Мероприятия по профилактике загрязнения свинцом пищевых продуктов должны включать государственный и ведомственный контроль за промышленными выбросами свинца в атмосферу, во­доемы, почву. Необходимо снизить или полностью исключить при­менение тетраэтилсвинца в бензине, свинцовых стабилизаторах, изделиях из поливинилхлорида, красителях, упаковочных материа­лах. Немаловажное значение имеет гигиенический контроль за ис­пользованием луженой пищевой посуды, а также глазурованной керамической посуды, недоброкачественное изготовление кото­рых ведет к загрязнению пищевых продуктов свинцом.

4.1.3. Токсиколого-гигиеническая характеристика кадмия.

Профилактика загрязнений

Кадмий. Кадмийпредставляет собой один из самых опасных токсикантов внешней среды. В природной среде кадмий встречается в очень малых количествах, именно поэтому его отравляющее действие было выявлено лишь недавно. Кадмий содержится в мазуте и дизельном топливе, освобождаясь при его сгорании, используется в качестве присадки к сплавам, при нанесении гальванических покрытий (кадмирование неблагородных металлов), для получения кадмиевых пигментов, необходимых для производства лаков, эмалей и керамики, в качестве стабилизатора пластмасс (например, поливинилхлорида), в электрических батареях. В результате всего этого, а также при сжигании кадмийсодержащих пластмассовых отходов кадмий может попадать в воздух. Кадмий также обычно сопутствует в природных рудах другим металлам, чаще всего цинку. В некоторых странах соли кадмия используются в ветеринарии как антигельминтные и антисептические препараты. Фосфатные удобрения и навоз также содержат кадмий.

Все это определяет основные пути загрязнения окружающей среды, а, следовательно, продовольственного сырья и пищевых продуктов. В нормальных геохимических регионах с относительно чистой экологией содержание кадмия в почве составляет 0,05 мг/кг, в чистом воздухе - 0,05 мкг/м³, в воздухе промышленных городов - 0,3-0,5 мкг/м³, в воде - 0,05-1,0 мкг/л; в растительных продуктах составляет, мкг/кг: зерновые - 28-95; горох - 15-19; фасоль - 5-12; картофель - 12-50; капуста - 2-26; помидоры - 10-30; салат - 17-23; фрукты - 9-42; растительное масло - 10-50; са­хар - 5-31; грибы - 100-500. В продуктах животного происхожде­ния содержание кадмия, в среднем, мкг/кг: молоко - 2,4; творог - 6; яйца - 23-250; мясо - 6-90; печень - >200; рыба - 30-60; ракообразные - 900-2000.

Установлено, что примерно 80 % кадмия поступает в организм человека с пищей, 20 % - через легкие из атмосферы и при курении.

С рационом взрослый человек получает в сутки до 150 и более мкг кадмия на 1 кг массы тела. В одной сигарете содержится 1,5-2,0 мкг кадмия, поэтому его уровень в крови и почках у курящих в 1,5-2,0 раза выше по сравнению с некурящими.

92-94 % кадмия, попавшего в организм с пищей, выводится с мочой, калом и желчью. Остальная часть находится в органах и тканях в ионной форме или в комплексе с низкомолекулярным белком - металлотионеином. Период полураспада - 30-40 лет. Здоровый организм человека содержит около 50 мг кадмия. Инте­ресно отметить, что в организме новорожденных он отсутствует и появляется к 10 месяцу жизни. Кадмий, как и свинец, не является необходимым элементом для организма млекопитающих.

Количество кадмия, попадающее в организм человека, зависит не только от потребления им кадмийсодержащих пищевых продуктов, но и в большой степени от качества его диеты. Достаточное количество железа в крови тормозит аккумуляцию кадмия. Кроме того, большие дозы витамина D действуют как противоядие при отравлении кадмием.

Попадая в организм в больших дозах, кадмий проявляет силь­ные токсические свойства. Главной мишенью биологического действия являются почки. Механизм токсического действия кадмия связан с блокадой сульфгидрильных групп белков. Кроме этого, он является антагонистом цинка, кобальта, селена, ингибируя ак­тивность ферментов, содержащих указанные металлы. Известна способность кадмия в больших дозах, нарушать обмен железа и кальция. Все это приводит к возникновению широкого спектра за­болеваний: гипертоническая болезнь, анемия, снижение иммуни­тета и др. Отмечены тератогенный, мутагенный и канцерогенный эффекты кадмия.

Отравления кадмием могут быть острыми, подострыми и хроническими.

Острые отравления характеризуются тошнотой, рвотой, спазмами в животе, диареей. Возникают при потреблении напитков из пластмассовой, жестяной, керамической тары, материал которой содержит кадмий.

При хронических отравлениях наблюдаются поражение почек, нарушение синтеза белков, нуклеиновых кислот, анемия, снижение иммунитета, деформация скелета, предрасположенность к перелому костей. Отмечается эмбриотоксическое и ганадотоксическое действия.

Всемирная организация здравоохранения считает максимально допустимой величину поступления кадмия для взрослых людей 500 мкг в неделю, то есть ДСП -70 мкг/сут, а ДСД -1 мкг/кг массы тела.

Кадмий опасен в любой форме - принятая внутрь доза в 30-40 мг уже может оказаться смертельной.

Важное значение в профилактике интоксикации кадмием имеет правильное питание: преобладание в рационе растительных бел­ков, богатое содержание серосодержащих аминокислот, аскорби­новой кислоты, железа, цинка, меди, селена, кальция. Необходимо профилактическое УФ-облучение в 1/8-1/4 биодоз. Целесообразно исключить из рациона продукты, богатые кадмием. Белки молока способствуют накоплению кадмия в организме и проявлению его токсических свойств.

4.1.4. Токсиколого-гигиеническая характеристика мышьяка.

Профилактика загрязнений

Мышьяк. Мышьяк широко распространен в окружающей среде. Со­держится во всех объектах биосферы: морской воде - около 5 мкг/л, земной коре - 2 мг/кг, рыбах и ракообразных - в наи­больших количествах. Наиболее распространенными неорганическими соединениями мышьяка являются оксид трехвалентного мышьяка (III) Аs₂O₃ и оксид пятивалентного мышьяка (V) Аs₂O₅, другими важными соединениями мышьяка являются хлорид мышьяка (III) и различные соли, такие, как арсенат свинца, а также газообразное водородное соединение - арсин.

Мышьяк применяется в металлургии при получении некоторых сплавов для увеличения твердости и термостойкости сталей.

Загрязнение продуктов питания мышьяком обусловлено его ис­пользованием в сельском хозяйстве в качестве ин­сектицидов, фунгицидов, древесных консервантов, стерилизатора почвы. Мышьяк находит применение в производстве полупровод­ников, стекла, красителей.

Фоновый уровень мышьяка в продуктах пита­ния из нормальных геохимических регионов составляет в среднем 0,5-1 мг/кг: в овощах и фруктах - 0,01-0,2, зерновых - 0,006-1,2, говядине и свинине - 0,005-0,05, яйцах - 0,003-0,03, коровьем молоке и кисломолочных продуктах - 0,005-0,01, твороге - 0,003-0,03 мг/кг. Высокая концентрация мышьяка, как и других химичес­ких элементов, отмечается в печени, пищевых гидробионтах, в част­ности морских. В организме человека обнаруживается около 1,8 мг мышьяка.

Мышьяк, в зависимости от дозы, может вызывать острое и хро­ническое отравление.

Острое отравление зависит от пути попадания мышьяка в организм. Существует два пути попадания в организм:

- через верхние дыхательные пути,

- оральный путь, т.е. через желудочно-кишечный тракт.

Хроническая интоксикация возникает при длительном употреблении питьевой воды с 0,3-2,2 мг/л мышьяка. Разовая доза мышьяка в 30 мг смертельна для человека. Механизм токсического действия мышьяка связан с блокированием SH-групп ферментов, контролирующих тканевое дыхание, деление клеток, другие жизненно важные функции. Специфическими симп­томами интоксикации считают утолщение рогового слоя кожи ла­доней и подошв. Неорганические соединения мышьяка более ток­сичны, чем органические. После ртути мышьяк является вторым по токсичности контаминантом пищевых продуктов. Соединения мышьяка хорошо всасываются в пищевом тракте. 90 % поступив­шего в организм мышьяка выделяется с мочой. Биологическая ПДК мышьяка в моче равна 1 мг/л, а концентрация 2-4 мг/л свидетельст­вует об интоксикации. В организме он накапливается в эктодермальных тканях - волосах, ногтях, коже, что учитывается при био­логическом мониторинге. Биологический период полужизни мышь­яка в организме - 30-60 час. При длительном воздействии мышьяка развивается рак кожи, нарушение деятельности коры головного мозга. Необходимость мышьяка для деятельности организма человека не доказана, за исключением его стимулирующего действия на процесс кроветворения. Тера­певтические свойства мышьяка известны более 2000 лет.

По данным экспертов ФАО/ВОЗ, суточное поступление мышь­яка в организм взрослого человека составляет в среднем 0,05-0,42 мг, т. е. около 0,007 мг/кг массы тела, и может достигать 1 мг в зависимости от его содержания в потребляемых продуктах питания и проникновения из других объектов окружающей среды. ФАО/ВОЗ установила ДСД мышьяка 0,05 мг/кг массы тела, что составляет для взрослого человека около 3 мг/сутки.

Бесконтрольное использование мышьяка и его соединений приводит к его накоплению в продовольственном сырье и пище­вых продуктах, что обусловливает риск возможных интоксикаций и определяет пути профилактики.

4.1.5. Токсиколого-гигиеническая характеристика ртути.

Профилактика загрязнений

Ртуть. Один из самых опасных и высокотоксичных элементов, обладающий способностью накапливаться в организме растений, животных и человека. В природе ртуть находится в трех окислен­ных состояниях: металлическая - Hg (0); одновалентный ион, со­стоящий из двух ядер, соединенных ковалентной связью - (Hg - Hg )²⁺; двухвалентный ион - Hg ²⁺.

Ртуть - своеобразный металл, в нормальных условиях это жидкость, нестабильный и летучий элемент. В последнее столетие доказано, что ртуть участвует во многих химических реакциях как катализатор. Благодаря своим свойствам она находит широкое применение в промышленности. Ежегодно в мире получают более 10 тыс. т ртути. Из них примерно 25 % используют для производства электродов при получении хлора и щелочей, 20 % - в электрическом оборудовании, 15 % - при производстве красок, 10 % - для производства ртутных приборов таких, как термометры, 5 % - в производстве зеркал, в агрохимии и 3 % в качестве ртутной амальгамы при лечении зубов. Еще около 25 % производимой ртути используется в других отраслях промышленности: при получении детонаторов, катализаторов (например, для производства ацетальдегида и поливинилхлорида), в производстве бумажной пульпы, фармацевтике и косметике, а также в военных целях. Промышленное значение имеют высокотоксичные неорганические соединения ртути, в частности сулема, из которой получают другие ртутные соединения и которая применяется, при травлении стали. Сулема вызывает смертельные отравления при приеме внутрь в количестве 0,2-0,3 г. Органические соединения ртути применяли в качестве фунгицидов при обработке зерна. Однако с тех пор, как стало известно об опасности подобных соединений, во многих странах их использование было запрещено.

Ртуть относится к числу рассеянных в природе микроэлементов. По распространению в земной коре она занимает 62-е место, средняя концентрация составляет 0,5 мг/кг; в морской воде - около 0,03 мкг/л; в организме взрослого человека - около 13 мг.

Распределение и миграция ртути в окружающей среде осуществляются в виде круговорота двух типов:

· перенос паров ртути от наземных источников в мировой океан;

· циркуляция соединений ртути, образуемых в процессе жизнедеятельности бактерий.

Загрязнение пищевых продуктов ртутью может происходить в результате:

· естественного процесса испарения из земной коры в коли­честве 25-125 тыс. т ежегодно;

· использования ртути в народном хозяйстве.

Второй тип круговорота, связанный с метилированием неор­ганической ртути, является наиболее опасным, поскольку приводит к образованию метилртути, диметилртути, других высокотоксичных соединений, поступающих в пищевые цепи. Метилирование ртути осуществляют аэробные и анаэробные микробы, а также микромицеты, обитающие в почве, в верхнем слое донных отложений во­доемов. Предполагают, что метилирование ртути микроорганизма­ми может осуществляться при определенных условиях в кишечнике животных и человека.

Фоновое содержание ртути в съедобных частях сельскохо­зяйственных растений составляет от 2 до 20 мкг/кг, редко до 50-200 мкг/кг. Среднее содержание в овощах - 3-59, фруктах - 10-124, бобовых - 8-16, зерновых - 10-103 мкг/кг. Наибольшая концентрация ртути обнаружена в шляпочных грибах - 6-447 мкг/кг, в перезрелых - до 2000 мкг/кг. В отличие от расте­ний, в грибах может синтезироваться метилртуть.

Фоновое содержание в продуктах животноводства составляет, мкг/кг: мясо - 6-20, печень - 20-35, почки - 20-70, молоко - 2-12, коровье масло - 2-5, яйца - 2-15. С увеличением количест­ва ртути в корме и питьевой воде ее концентрация в органах и тканях существенно возрастает.

Мясо рыбы отличается наибольшей концентрацией ртути и ее соединений, которые активно аккумулируются в организме из воды и корма, содержащих другие гидробионты, богатые ртутью. В мясе хищных пресноводных рыб уровень ртути составляет 107-509 мкг/кг, нехищных - 79-200 мкг/кг, океанских - 300-600 мкг/кг. Организм рыб способен синтезировать метилртуть, которая накап­ливается в печени при достаточном содержании в корме цианкобаламина (витамина В₁₂). У некоторых видов рыб в мышцах содер­жится белок металлотионеин, с которым ртуть и другие металлы образуют комплексные соединения и накапливаются в организме: 500-20000 мкг/кг (рыба-сабля) или 5000-14000 мкг/кг (тихоокеанский марлин). При загрязне­нии рек, морей и океанов ртутью ее уровень в гидробионтах на­много увеличивается и становится опасным для здоровья человека.

При варке рыбы и мяса концентрация ртути в них снижается, при аналогичной обработке грибов - остается без изменений. Это различие объясняется тем, что в грибах ртуть связана с аминогруппами азотсодержащих соединений, в рыбе и мясе - с серосодержащими аминокислотами.

Токсичность ртути зависит от вида ее соединений, которые по-разному всасываются, метаболизируются и выводятся из организма. Наиболее токсичны алкилртутные соединения с короткой цепью - метилртуть и этилртуть. Неорганические соединения выделяются преиму­щественно с мочой, органические - с желчью и калом. Период полувыведения из организма неорганических соединений - 40 су­ток, органических - 76.

Механизм токсического действия ртути связывают с ее взаимо­действием с SH-группами белков. Блокируя их, ртуть изменяет свойства ряд жизненно важных ферментов и инактивирует ряд гидролитических и окислительных ферментов. Ртуть, проникнув в клетку, может включиться в структуру ДНК, что сказывается на наследственности человека. Мозг проявляет особое сродство к метилртути и способен аккумулировать почти в 6 раз больше ртути, чем остальные органы. В других тканях органические соединения деметилируются и превращаются в неорганическую ртуть. В эмбрионах ртуть накапливается так же, как и в организме матери, но содержание ртути в мозге плода может быть выше.

Не­органические соединения ртути нарушают обмен аскорбиновой кислоты, пиридоксина, кальция, меди, цинка, селена, органиче­ские - обмен белков, цистеина, аскорбиновой кислоты, токоферолов, железа, меди, марганца, селена. Клиническая картина хро­нического отравления организма небольшими дозами ртути полу­чила название микромеркуриализма.

Защитным эффектом при воздействии ртути на организм чело­века обладают цинк и особенно селен. Токсич­ность неорганических соединений ртути снижают избыток аскорбиновой кислоты и меди, орга­нических - протеины, цистин, токоферолы. Избыточное потребле­ние с пищей пиридоксина усиливает токсичность ртути.

В пищевых продуктах ртуть может присутствовать в 3-х видах:

- атомарная ртуть (металлическая),

- окисленная ртуть (сулема),

- метилртуть - поступает в основном с рыбой.

Случаи загрязнения пищевых продуктов металлической ртутью являются очень редкими. Ртуть плохо адсорбируется на продуктах и легко удаляется с поверхности пищи.

Однако отказ от питания рыбой тоже не служит надежной защитой от поступления в организм ртути, если вырабатывают рыбную муку и используют ее в качестве корма для домашних животных. Даже растительные продукты могут быть источником ртути, если к компосту добавить средство для улучшения структуры почвы, содержащее ртуть.

Допустимое недельное поступление не должно превышать 0,3 мг на человека, в том числе метилртути не более 0,2 мг, что эквивалентно 0,005 мг/кг и 0,0033 мг/кг массы тела за неделю. В питьевой воде до 0,001 мг/л, а для всех других пищевых продуктов - около 0,05 мг/кг.

Безопасным уровнем содержания ртути в крови считают 50-100 мкг/л, волосах - 30-40 мкг/г, моче - 5-10 мкг/сут. Человек получает с суточным рационом 0,045-0,060 мг ртути, что примерно соответствует рекомендуемой ФАО/ВОЗ по ДСП - 0,05 мг. Допустимая величина ртути для рыбы составляет 0,5 мг/кг.

В табл.1 приводятся допустимые уровни содержания токсических элементов в пищевых продуктах, определенные санитарными правилами и нормами.

Ранее согласно требованиям СанПиН 2.3.560-96 в качестве токсичных элементов также нормировались цинк, медь и железо.

Организацией ФАО/ВОЗ дополнительно регламентируются количества меди, стронция, цинка, железа, сурьмы, никеля, хрома, алюминия.

Таблица 1

Допустимые уровни содержания химических элементов

в пищевых продуктах, мг/кг, не более

Окончание табл. 1

4.2. Диоксины и польциклические ароматические и хлорсодержащие углеводороды – потенциально опасные загрязнители пищевых продуктов

4.2.1. Диоксины и диоксиноподобные соединения

К диоксинам - полихлорированным дибензодиоксинам (ПХДД) относится большая группа ароматических трициклических соединений, содержащих от 1 до 8 атомов хлора. Кроме этого, существует две группы родственных химических соединений - полихлорированные дибензофураны (ПХДФ) и полихлорированные бифенилы (ПХБ), которые присутствуют в окружающей среде, продуктах питания и кормах одновременно с диоксинами.

В настоящее время выделено 75 ПХДД, 135 ПХДФ и более 80 ПХБ. Они являются высокотоксичными соединениями, обладающими мугагенными, канцерогенными и тератогенными свойствами.

Источниками диоксина и диоксиноподобных соединений могут быть предприятия металлургической, целлюлозно-бумажной и нефтехимической промышленности. В основном диоксины и диоксиноподобные соединения образуются при сгорании синтетических покрытий и масел, уничтожении отходов в мусоросжигательных печах, содержатся в выхлопных газах грузовых автомобилей. Для снижения отложений свинца в моторное топливо, содержащее алкилсвинец (0,15 г свинца в 1 л бензина), добавляют дихлорэтан в качестве «мусорщика».

Основными представителями рассматриваемой группы соединений являются 2,3,7,8-тетрахлордибензопарадиоксин (ТХДД), 2,3,7,8-тетрахлордибензо-фуран (ТХДФ).

Одним из наиболее токсичных и хорошо изученных диоксинов является ТХДД. ТХДД - наиболее опасный яд для человека. Отличается высокой стабильностью, не поддается гидролизу и окислению, устойчив к высокой температуре (разлагается при 750 ⁰С), действию кислот и щелочей, невоспламеняем, обладает высокой растворимостью в жирах.

О токсичности ТХДД существуют самые различные противоречивые мнения. Так, например, нет единого мнения о его способности вызывать раковые заболевания у человека. Однако установлено, что в присутствии ТХДД усиливается воздействие на человеческий организм свинца, кадмия, ртути, нитратов, хлорфенолов, радиации. Расчетная среднесмертельная доза для человека при однократном оральном поступлении составляет 0,05-0,07 мг/кг, расчетная минимальная токсическая доза при хроническом оральном поступлении - 0,1 мкг/кг.

Отравление ТХДД вызывает хлоракне, которое выражается в трудно излечимом поражении кожи, после чего остаются шрамы. Кроме того, ТХДД вызывает тяжелые повреждения печени, сопровождающиеся массовым распадом клеток печени и поступлением желчи в кровеносную систему. В результате этого возможна глубокая потеря сознания (кома), что приводит к летальному исходу. При беременности ТХДД может привести к патологии организма ребенка.

ПХДФ. После проникновения дибензофуранов через кишечный эпителий происходит их связывание с белками крови, причем основными органами, где они аккумулируются, являются печень и жировые ткани.

ПХДФ оказывают тератогенное и отравляющее действие на зародыши. Смерть эмбрионов проявляется уже при очень низких концентрациях. Кроме того, наблюдаются явно выраженные уродства. Наиболее часто встречается такое уродство, как «волчья пасть».

Полихлорированные бифенилы (ПХБ) во многом сходны с ПХДД и ПХДФ. Токсичность ПХБ заметно возрастает с увеличением содержания в них хлора. Отравление ПХБ вызывает хлоракне, изменяет состав крови, структуру печени и поражает нервную систему. Эти соединения обладают также сильным канцерогенным действием.

Период полураспада этих соединений в природной среде составляет от 10 до 100 лет, что значительно больше, чем для ДДТ. Эти чрезвычайно устойчивые вещества применяют как жидкие теплоносители в холодильных установках, как пластификаторы в пластмассах. Несмотря на малорастворимость ПХБ в воде и высокую температуру кипения, они встречаются повсеместно — в воздухе, почве и воде, включаясь, таким образом, в пищевые цепи и системы, активно мигрируют по пищевым цепям, особенно в жиросодержащих объектах. В организм человека диоксины поступают в основном с продуктами питания (98-99 % от общей дозы). Среди основных продуктов опасные концентрации этих веществ обнаруживаются в мясе, молочных продуктах и рыбе. Следует отметить способность диоксинов накапливаться в коровьем молоке, где их содержание в 40-200 раз выше, чем в тканях животного. Источниками диоксинов могут быть картофель, морковь, другие корнеплоды, так как основная часть диоксинов кумулируется в корневых системах растений, и только 10 % - в наземных частях. Человек массой тела 70 кг получает с пищей в течение дня в среднем 0,35 нг/кг ТХДД.

Особое внимание следует уделить проблеме содержания полихлорированных бифенилов и диоксинов в грудном молоке, что является фактором риска для здоровья детей раннего и старшего возраста.

Допустимая суточная доза (ДСД) для человека согласно рекомендации ВОЗ - 10 нг/кг. Аналогичный уровень принят в России.

ДСД является отправной точкой для нормирования содержания диоксинов в различных продуктах питания и воде. Максимально допустимые уровни (МДУ) их содержания в основных группах пищевых продуктов составляют, нг/кг (в пересчете на ТХДД):

- молоко (в пересчете на жир) - 5,2 (Германия - 1,4);

- рыба (съедобная часть) - 11,0, в пересчете на жир - 88,0;

- мясо (съедобная часть) - 0,9, в пересчете на жир - 3,3;

- пищевые продукты - 0,036 (США - 0,001);

- вода объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения -20 нг/л (США и Германия - 0,01).

В России предстоит большая работа в области идентификации и нормирования диоксинов. Принятый в настоящее время норматив по воде труднообъясним с гигиенических позиций, так как это продукт ежедневного и практически неконтролируемого потребления.

4.2.2. Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ)

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) широко распространены в окружающей среде. Они образуются в процессе горения и содержатся во многих природных продуктах. Представители этой группы соединений обнаружены в выхлопных газах двигателей, продуктах горения печей и отопительных установок, табачном и коптильном дыме. Полициклические ароматические углеводороды присутствуют в воздухе, почве и воде.

Загрязнение почвы одним из ПАУ - бенз(а)пиреном является индикатором общего загрязнения окружающей среды вследствие возрастающего загрязнения атмосферного воздуха.

Накапливаемый в почве бенз(а)пирен может переходить из корней в растения, то есть растения загрязняются не только с осаждающейся из воздуха пылью, но и через почву. Концентрация его почве разных стран изменяется от 0,5 до 1 000 000 мкг/кг.

В воде в зависимости от загрязнения найдены различные концентрации бенз(а)пирена: в грунтовой - 1-10 мкг/л, в речной и озерной 10-25 мкг/л, в поверхностной - 25-100 мкг/л.

ПАУ чрезвычайно устойчивы в любой среде, и при систематическом их образовании существует опасность их накопления в природных объектах. В настоящее время 200 представителей канцерогенных углеводородов, включая их производные, относятся к самой большой группе известных канцерогенов, насчитывающей более 1000 соединений.

По канцерогенности полициклические ароматические углеводороды делят на основные группы:

1 - наиболее активные канцерогены - бенз(а)пирен (бп), дибенз(а, h)антрацен, дибенз(а, i)пирен;

2 - умеренно активные канцерогены - бенз(h)флуорантен;

3 - менее активные канцерогены - бенз(е)пирен, бенз(а)антроцен, дибенз(а, с)антрацен, хризен и др.

Бенз(а)пирен попадает в организм человека не только из внешней среды, но и с такими пищевыми продуктами, в которых существование канцерогенных углеводородов до настоящего времени не предполагалось. Он обнаружен в хлебе, овощах, фруктах, растительных маслах, а также обжаренном кофе, копченостях и мясных продуктах, поджаренных на древесном угле.

Условия термической обработки пищевых продуктов оказывают большое влияние на накопление БП. В подгоревшей корке хлеба обнаружено БП до 0,5 мкг/кг, подгоревшем бисквите - до 0,75 мкг/кг. Продукты домашнего копчения могут содержать БП более 50 мкг/кг. Образование канцерогенных углеводородов можно снизить правильно проведенной термической обработкой.

Сильное загрязнение продуктов полициклическими ароматическими углеводородами наблюдается при обработке их дымом.

В плодах и овощах бенз(а)пирена содержится в среднем 0,2-150 мкг/кг сухого вещества. Мойка удаляет вместе с пылью до 20 % полициклических ароматических углеводородов. Незначительная часть углеводородов может быть обнаружена и внутри плодов. Яблоки из непромышленных районов содержат 0,2-0,5 мкг/кг бенз(а)пирена, вблизи дорог с интенсивным движением - до 10 мкг/кг.

Полимерные упаковочные материалы могут играть немаловажную роль в загрязнении пищевых продуктов ПАУ, особенно при наличии в продуктах элюэнтов (веществ, экстрагируемых в растворителе). Так, например, эффективным элюэнтом ПАУ является жир молока, который экстрагирует до 95 % БП из парафино-бумажных пакетов или стаканчиков.

С пищей взрослый человек получает в год 0,006 мг БП. В интенсивно загрязненных ПАУ районах эта доза возрастает в 3 и более раз. Предполагают, что для человека с массой тела 60 кг ДСД БП должна быть не более 0,24 мкг. ПДК БП в атмосферном воздухе - 0,1 мкг/100 м³, в воде водоемов - 0,005 мг/л, в почве - 0,2 мг/кг.

При попадании в организм полициклические углеводороды под действием ферментов образуют эпоксисоединение, реагирующее с гуанином, что препятствует синтезу ДНК, вызывает нарушение или приводит к возникновению мутаций, способствующих развитию раковых заболеваний, в том числе таких видов рака, как карциномы и саркомы.

Учитывая, что почти половина всех злокачественных опухолей у людей локализуется в желудочно-кишечном тракте, отрицательную роль загрязненной канцерогенами пищевой продукции трудно переоценить. Для максимального снижения содержания канцерогенов в пище основные усилия должны быть направлены на создание таких технологических приемов хранения и переработки пищевого сырья, которые бы предупреждали образование канцерогенов в продуктах питания или исключали загрязнение ими.

4.2.3. Хлорсодержащие углеводороды

С 1970-х г. актуальной стала проблема загрязнения окружающей среды алкилхлоридами - хлорсодержащими углеводородами. Хлорированные алканы и алкены особенно часто используются в качестве растворителей либо как материал для ряда синтезов. Из-за сравнительно низких температур кипения (40-87 °С) и более высокой, чем у полициклических ароматических углеводородов, растворимости в воде (около 1 г/л при 25 °С) алкилхлориды широко распространились в окружающей среде. Особо летучие соединения могут проникать даже через бетонные стенки канализационных систем, попадая, таким образом, в грунтовые воды. Поскольку у хлоралканов и хлоралкенов сильнее выражен липофильный, чем гидрофильный, характер, они накапливаются в жировых отложениях организма. Это предопределяет их накопление в отдельных звеньях цепи питания.

Эти вещества подразделяют на две группы по их воздействию на печень человека:

1) соединения, оказывающие сильное действие на печень - тетрахлорметан, 1,1,2-трихлорметан, 1,2-дихлорэтан;

2) соединения, оказывающие менее сильное действие на печень - трихлорэтилен, дихлорметан.

Из группы сильнодействующих на печень хлорированных углеводородов следует выделить тетрахлорметан, используемый, главным образом, для синтеза фторхлоруглеводородов. Кроме того, его применяют в качестве растворителя жиров. Предполагают, что от 5 до 10 % всего производимого тетрахлорметана попадает в окружающую среду.

К числу хлорированных углеводородов, обладающих некоторым отравляющим действием на печень, относится среди других и трихлорэтилен. Около 90-100 % всего производимого трихлорэтилена попадает в окружающую среду, главная часть - в воздух, остальная - в твердые отходы и сточные воды.

Токсическое действие на человека трихлорэтилена обусловлено его метаболическими превращениями. Под действием монооксигеназы трихлорэтилен превращается в эпоксисоединение, которое самопроизвольно преобразуется в трихлорацетальдегид, реагирующей с ДНК и образующей промутагенные вещества. При систематическом воздействии подобных хлоруглеводородов могут наблюдаться повреждения центральной нервной системы.

Предельно допустимые концентрации хлоруглеводородов - только растворителей - принимаются для всей суммы веществ этой группы.

Некоторые хлоруглеводороды находят применение в качестве пестицидов, например ДДТ и линдан.

Тема 5. Загрязнение продовольственного сырья и продуктов питания веществами и соединениями, применяемыми в растениеводстве.

План: