Забруднення речовинами, які використовуються в рослинництві

Залишки сільськогосподарських отрутохімікатів представляють найбільш значну групу забруднювачів, оскільки присутні майже у всіх харчових продуктах. До цієї групи забруднювачів входять пестициди (бактеріоциди, фунгіциди, інсектициди, гербіциди та ін.), добрива, регулятори зросту рослин, засоби проти проростання, засоби, які прискорюють дозрівання плодів. Розглянемо основні з них.

Пестициди. Пестициди - речовини різної хімічної природи, які використовуються в сільському господарстві для захисту культурних рослин від бур'янів, шкідників і хвороб, тобто хімічні засоби захисту рослин. Світове виробництво пестицидів (у перерахунку на активні речовини) складає більше 2 млн. тон на рік, причому ця цифра безперервно росте. Наразі в світовій практиці використовують близько 10 тис. найменувань пестицидних препаратів на основі 1500 діючих речовин, які належать до різних хімічних груп. Найбільш поширені такі: хлорорганічні, фосфорорганічні, карбамати (похідні карбамінової кислоти), ртутьорганічні, синтетичні піретроїди та мідьвмісні фунгіциди.

З гігієнічних позицій прийнята така класифікація пестицидів:

Ø за токсичністю при одноразовому надходженні через шлунково-кишковий тракт пестициди діляться на сильнодіючі отруйні речовини (ЛД50 до 50 міліграма/кг), високотоксичні (ЛД50 від 50 до 200 міліграма/кг), середньотоксичні (ЛД50 від 200 до 1000 міліграма/кг), малотоксичні (ЛД50 більше 1000 міліграма/кг);

Ø за кумулятивних властивостей пестициди діляться на речовини, що мають властивість надкумуляції (коефіцієнт кумуляції менше 1), вираженою кумуляцією (коефіцієнт кумуляції від 1 до 3), помірною кумуляцією (коефіцієнт кумуляції від 3 до 5), слабовираженою кумуляцією (коефіцієнт кумуляції більше 5);

Ø за стійкістю пестициди поділяються на дуже стійкі (час розкладання на нетоксичні компоненти понад 2 роки), стійкі (від 0,5 до 1 року), помірно стійкі (від 1 до 6 місяців), малостійкі (1 місяць).

Порушення гігієнічних норм зберігання, транспортування і застосування пестицидів, низька культура роботи з ними призводять до їх накопичення в кормах, продовольчій сировині та харчових продуктах, а здатність акумулюватися та передаватися по харчових ланцюгах - до їх широкого розповсюдження і негативного впливу на здоров'ї людини. Застосування пестицидів та їх роль у боротьбі з різними шкідниками в підвищенні врожайності сільськогосподарських культур, їх впливі на навколишнє середовище і здоров'я людини викликають неоднозначні оцінки різних фахівців.

Цікава доля відкритого в 1939 р. швейцарцем Паулем Мюллером інсектициду [2,2,2-трихлор-1,1-бис(пара-хлорфеніл)етану], відомого як ДДТ. Препарат токсичний, ЛД₅₀ - 200 міліграм/кг, ГДК в повітрі - 0,1 мг/м3, ГДК у воді - 0,1 міліграм/л; допустимі залишки в грунті - 1,0 міліграм/кг, в овочах і фруктах - 0,5 міліграм/кг, в інших продуктах не допускається.

ДДТ зіграв величезну роль у боротьбі з малярією, і в 1948 р. Пауль Мюллер був удостоєний Нобелівської премії в області медицини за своє відкриття. Проте вже починаючи з 1950 р. почали надходити повідомлення про токсичні властивості ДДТ і реальній загрозі з його боку для здоров'я людини. Завдяки своїй стійкості та летючості (період обернення навколо Землі складав всього 3-4 тижні), ДДТ виявився одним із перших глобальних забруднювачів. Він був виявлений на всіх континентах, зокрема і в Антарктиді. Його здатність акумулюватися і передаватися по харчових ланцюгах призвела до того, що він був виявлений в жировому шарі пінгвінів і в грудному молоці жінок. Все це сприяло тому, що вже в 60-х рр. в більшості країн препарат був заборонений (у СРСР з 1970 р.).

В даний час спори про застосування або ж повну заборону пестицидів продовжуються. Учені різних областей науки (хіміки, аграрії, медики) - кожен з своїх позицій, приводять переконливі доводи як за, так і проти. Очевидно, що лише загальні зусилля допоможуть знайти правильне рішення цієї складної проблеми.

З 1986 р. в нашій країні діє автоматизований моніторинг, що забезпечує інформацію про рівні пестицидів і інших хлорорганічних сполук в продуктах харчування. Зокрема, при моніторингу визначаються залишкові кількості 154 пестицидів, що відносяться до 45 груп у 262 видах харчових продуктів, що належать до 23 класів. Результати моніторингу останніх років показують зростання загального вмісту пестицидів у продуктах рослинного та тваринного походження. Особливо це стосується таких продуктів, як картопля, ріпчаста цибуля, капуста, помідори, огірки, морква, буряк, яблука, виноград, пшениця, ячмінь, риба ставків і водосховищ, молоко. У них виявляється найбільш широкий спектр пестицидів. Причому підвищення допустимого рівня вмісту пестицидів в 5 і більше разів слід розуміти як екстремальне забруднення, а воно спостерігається, на жаль, у широкому асортименті продуктів харчування.

Дані моніторингу свідчать про реальну небезпеку комбінованої дії на організм людини багатьох високотоксичних пестицидів; дозволяють оцінити ступінь такого навантаження і визначити необхідність першочергових заходів по їх визначенню та профілактиці.

Очевидно, що повністю відмовитися від застосування пестицидів неможливо, тому дуже важливий контроль за виробництвом і застосуванням пестицидів з боку різних відомств і організацій, а також інформація населення про несприятливу дію цих сполук на організм людини. Проте у вирішенні проблеми, пов'язаної з негативним впливом пестицидів на організм людини, існують свої об'єктивні труднощі. Пестициди, що надходять в організм з харчовими продуктами, піддаються біотрансформації, і це утрудняє їх виявлення і ускладнює розкриття механізмів дії на людину. Крім того, проміжні продукти біотрансформації ксенобіотиків бувають токсичніші, ніж первинний ксенобіотик, і, у зв'язку з цим, величезне значення набуває небезпека віддалених наслідків.

Нітрати, нітрит, нітрозаміни. Нітрати широко поширені в природі, вони є нормальними метаболітами будь-якого живого організму, як рослинного, так і тварини, навіть в організмі людини за добу утворюється і використовується в обмінних процесах більше 100 міліграма нітратів.

Чому ж говорять про небезпеку нітратів? При споживанні в підвищеній кількості нітрати (NO₃^-) в травному тракті частково відновлюються до нітриту (NO₂^-). Механізм токсичної дії нітриту в організмі полягає в їх взаємодії з гемоглобіном крові та в утворенні метгемоглобіну, який неспроможний зв'язувати та переносити кисень. 1 міліграм нітриту натрію (NaNO₂) може перевести в метгемоглобін близько 2000 міліграм гемоглобіну.

Згідно з даними ФАО/ВООЗ, ДДД нітриту складає 0,2 міліграм/кг маси тіла, виключаючи грудних дітей. Гостра інтоксикація наступає при одноразовій дозі в 200-300 міліграм, летальний результат при 300-2500 міліграм. Токсичність нітриту залежатиме від харчового раціону, індивідуальних особливостей організму, зокрема від активності ферменту метгемоглобінредуктази, здатного відновлювати метгемоглобін в гемоглобін. Хронічна дія нітриту призводить до зниження в організмі вітамінів А, Е, С, В₁, В₆, що у свою чергу позначається на зниженні стійкості організму до дії різних негативних чинників, зокрема і онкогенних. Нітрати, як наголошувалося вище, самі по собі не мають виражену токсичність, проте одноразовий прийом 1-4 г нітратів викликає у людей гостре отруєння, а доза 8-14 г може виявитися смертельною. ДДД, у перерахунку на нітрат іон, складає 5 міліграм/кг маси тіла, ГДК нітратів у питній воді - 45 міліграм/л.

Крім того, з нітриту в присутності різних амінів можуть утворюватися N-нітрозаміни.

Залежно від природи радикала можуть утворюватися різноманітні нітрозоаміни, 80% з яких мають канцерогенну, мутагенну, тератогенну дію, причому канцерогенна дія цих сполук є визначальною.

Основними джерелами надходження нітратів та нітритів в організм людини є, у першу чергу, рослинні продукти. І оскільки нітрати, як наголошувалося вище, є нормальним продуктом обміну азоту в рослинах, неважко припустити, що їх вміст залежить від таких чинників:

Ø індивідуальні особливості рослин; існують так звані "рослини -накопичувачі нітратів", це, у першу чергу, листові овочі, а також коренеплоди, наприклад буряк та ін.;

Ø ступінь зрілості плодів; недостиглі овочі, картопля, а також овочі ранніх термінів дозрівання можуть містити нітратів більше, ніж ті, що досягли нормальної зрілості;

Ø зростаюче і часто безконтрольне застосування азотистих добрив (є на увазі неправильне дозування та строки внесення добрив);

Ø використання деяких гербіцидів, наприклад 2,4-D (дихлорфеноксиоцетова кислота), і дефіцит молібдену в грунті порушують обмін речовин у рослинах, що призводить до накопичення нітратів.

Крім рослин, джерелами нітратів і нітриту для людини є м'ясні продукти, а також ковбаси, риба, тверді сири, в які додають нітрит натрію або калію як харчову добавку - як консервант або для збереження звичного забарвлення м'ясопродуктів, оскільки NO-міоглобін, що утворюється при цьому, зберігає червоне забарвлення навіть після теплової денатурації, що істотно покращує зовнішній вигляд і товарні якості м'ясопродуктів.

Нижче наведені дані інституту живлення РАМН [Рибальський М. Р., Савицький А. І. і ін., 1994] за вмістом нітратів (міліграм/кг) у продовольчій сировині й харчових продуктах (табл.51):

Таблиця 51.

Вміст нітратів в продовольчій сировині та харчових продуктах

Для запобігання утворенню N-нітрозосполук в організмі людини реально можна лише понизити вміст нітратів і нітритів, оскільки спектр амінів та амідів, що можуть нітруватися, дуже обширний. Істотне зниження синтезу нітрозосполук може бути досягнуте шляхом додавання до харчових продуктів аскорбінової або ізоаскорбінової кислоти або їх натрієвих солей.

Регулятори росту рослин. Регулятори росту рослин (РРР) - це сполуки різної хімічної природи, які впливають на процеси росту та розвитку рослин та які використовуються в сільському господарстві з метою збільшення врожайності, поліпшення якості рослинницької продукції, полегшення збирання врожаю, а в деяких випадках для збільшення строку зберігання рослинних продуктів.

До цієї групи можна віднести і деякі гербіциди (наприклад, 2,4-D), які залежно від концентрації можуть проявляти і стимулюючу дію.

Регулятори росту рослин можна розділити на дві групи: природні та синтетичні.

Природні РРР - це природні компоненти рослинних організмів, які виконують функцію фітогормонів: ауксини, гибереліни, цитокініни, абсцисовая кислота, ендогенний етилен та ін. У процесі еволюції в організмі людини виробилися відповідні механізми біотрансформації, і тому природні РРР не представляють жодної небезпеки для організму людини.

Синтетичні РРР - це сполуки, що є з фізіологічної точки зору аналогами ендогенних фітогормонів, або сполуки, здатні впливати на гормональний статус рослин. Їх одержують хімічним або мікробіологічним шляхом. Найбільш важливі РРР, що випускаються промисловістю під різними комерційними назвами, у своїй основі є похідними арил- або арилокси-аліфатичних карбонових кислот, індолу, пірімідіну, пірідазіну, пірадолу. Наприклад, широко використовуються препарати - похідні сульфанілсечовини.

Синтетичні РРР, на відміну від природних, негативно впливають на організм людини як ксенобіотики. Проте ступінь небезпеки більшості РРР до кінця не вивчений, передбачається можливість їх негативного впливу на внутріклітинний обмін за рахунок утворення токсичних проміжних сполук. Крім того, деякі синтетичні РРР самі можуть проявляти токсичні властивості. Вони мають підвищену стійкість у навколишньому середовищі та сільськогосподарській продукції, де виявляються в залишкових кількостях. Це, у свою чергу, збільшує їх потенційну небезпеку для здоров'я людини.