Основы экотоксикологии

Таблица 6 - Допустимые уровни содержания нитратов в продуктах растительного происхождения*

Пищевые продукты	Нитрат-ион NO3, мг/кг
	Открытый грунт	Закрытый грунт
Картофель Капуста белокочанная:             ранняя (до 1 сентября)             поздняя Морковь:             ранняя (до 1 сентября)             поздняя Томаты Огурцы Свекла столовая Лук репчатый Лук перо Листовые овощи (салаты, шпинат, щавель, петрушка, сельдерей, кинза, укроп и т.д.) Дыни Арбузы Перец сладкий Кабачки Виноград столовых сортов Яблоки, груши Продукты детского питания (овощи консервированные) Консервы овощные и фруктовые для питания детей старше 4 мес. Тыква (для изготовления детского питания, консервов)	250   900 500   400 250 150 150 1400 80 600       2000 90 60 200 400 60 60   50     200   200	300 400     800       3000     400 400

* Источник: Санитарно – гигиенические  нормы (№ 4619-88).

 

Кулинарная обработка пищевых продуктов снижает содержание в них нитратов: очистка, мытье и вымачивание на 5 – 15%, варка – до 80% (в связи с переходом нитритов в отвар, инактивацией ферментов, восстанавливающих нитраты в нитриты). При более жесткой тепловой обработке нитраты разрушаются с образованием оксидов азота и кислорода.

Нормирование нитратов и нитритов как пищевых добавок осуществляется в связи с их использованием в производстве некоторых продуктов питания. Содержание нитритов в пищевых продуктах допускается до 50 мг/кг, в солонине из говядины и баранины – до 200 мг/кг, в экспортируемых – до 30 мг/кг. Для обеспечения указанных нормативов нитриты используют в следующих количествах: засолка говядины, баранины и конины – 0,10-0,12% от массы рассола; для свинины – 0,06-0,08%, колбасных изделий – 0,003-0,005% от массы мяса.

Нитрит натрия или калия используется в качестве консерванта сыры и брынзы – 300 мг на 1 л молока.

 

Нитрозосоединения

В настоящее время на живых организмах испытано более 300 нитрозосоединений, содержащихся в окружающей среде. Все они обладают канцерогенными, мутагенными и эмбриотоксическими свойствами. Канцерогенное действие этих соединений является определяющим.

Общей для НС является нитрозогруппа ( ), к которой могут присоединяться различные радикалы: алкильный, арильный, алициклический и др., включая эфирные, ароматические амидогруппы и т.д.

В основном НС воздействуют на человека через продукты питания, когда в технологии их получения используют нитриты и коптильный дым, содержащий окислы азота. Нитрит и оксиды азота способны легко нитрозировать вторичные и третичные амины пищевых продуктов с образованием нитрозосоединений. НС могут образовываться в результате технологической обработки сельскохозяйственного сырья и полуфабрикатов, варки, жарения, соления, длительного хранения. При этом, чем интенсивнее термическая обработка и длительное хранение, тем больше вероятность образования в них НС.

Нитраты и нитриты являются предшественниками для эндогенного синтеза нитрозоаминов в организме человека.

Наибольшее распространение получили следующие НС: N – нитрозодиметиламин (НДМА), N – нитрозодиэтиламин (НДЭА), N – нитрозодипропиламин (НДПА), N – нитрозодибутиламин (НДБА), N – нитрозопиперидин (НПиП), N – нитрозопирролидин (НПиР).

С суточным рационом человек получает ориентировочно 1 мкг НС, с питьевой водой – 0,01 мкг, с вдыхаемым воздухом – 0,3 мкг. Половину всех НС человек получает с солено – копчеными продуктами.

 

Загрязнения пестицидами

Пестициды – средства защиты растений и борьбы с вредителями стали наиболее распространенными химическими загрязнителями окружающей среды. К пестицидам относятся более чем 1000 представителей самых разных классов химических соединений, таких как карбаматы, тиокарбаматы, дипиридилы, триазины, феноксиацетаты, кумарины, нитрофенолы, пиразолы, пиретроиды, а также органические соединения, содержащие хлор, фосфор, олово, ртуть, мышьяк, медь и т.д. Производство и употребление пестицидов, количество которых измеряется десятками миллионов тонн в год, тесно связано с сельским хозяйством.

В зависимости от назначения, химической природы и патогенных свойств разработано несколько классификаций пестицидов: гигиеническая, химическая или производственная. По способу поступления в организм вредителя и в зависимости от объекта воздействия.

По типу действия пестициды обычно делят на следующие группы:

• альгициды – средства против водорослей, применяются для санитарного контроля озер, каналов, плавательных бассейнов, водных резервуаров и т.д.;
• акарициды – применяются против клещей;
• антизарастающие агенты – для предотвращения зарастания разными водными организмами подводных поверхностей лодок и судов;
• атрактанты – средства для приманивания паразитов, насекомых и грызунов в специальные ловушки;
• бактерициды, биоциды, дезинфектанты и санитазеры – используются для уничтожения микроорганизмов, в частности для защиты от бактериальных заболеваний;
• гербициды – для уничтожения сорной и ядовитой растительности;
• десиканты – химикаты, способствующие осушиванию корней нежелательных растений;
• дефолианты – для ускорения опадания листьев, обычно применяются для облегчения сбора урожая;
• инсектициды – для уничтожения вредных насекомых и других членистоногих;
• моллюскициды – для защиты подводных поверхностей от улиток;
• нематодицы – применяются с целью защиты от вредных нематод, круглых червей;
• овициды – употребляются для уничтожения яиц насекомых и червей;
• репелленты – средства, отпугивающие вредителей, включая насекомых (таких как москиты) и птиц;
• родентициды – средства для борьбы с грызунами;
• регуляторы роста растений – преднамеренно изменяющие скорость роста, цветения и репродуктивность растений;
• феромоны – средства против размножения насекомых;
• фумиганты – препараты для уничтожения вредителей в зданиях и/или почве;
• фунгициды – средства для защиты от грибковых заболеваний и плесени.

Гигиеническая классификация пестицидов производится по основным параметрам вредности: степени токсичности при введении в желудок (DL50, мг/кг); кожно-резорбтивной токсичности (DL50, мг/кг), кожно-оральному коэффициенту (КОК); кумуляции; степени летучести (хроническое воздействие); стойкости (период полураспада); бластомогенности, тератогенности; эмбриотоксичности; аллергическим свойствам.

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 - DL50 до 50 мг/кг;
• высокотоксичные - DL50 50-200 мг/кг;
• среднетоксичные - DL50 200-1000 мг/кг;
• малотоксичные - DL50 более 1000 мг/кг;

где DL50 – доза, вызывающая гибель 50% подопытных животных.

2. По кумулятивным свойствам  – на вещества, обладающие:

• сверхкумуляцией – коэффициент кумуляции меньше 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 2 лет;

• стойкие – 0,5-1 год;
• умеренно стойкие – 1-6 месяцев;
• малостойкие – 1 месяц.

По способу получения и химической структуре различают: хлорорганические (ХОС); фосфорорганические (ФОС); ртутьорганические; мышьяксодержащие; производные мочевины; цианистые соединения; производные карбаминовой, тио- и дитиокарбаминовой кислот; препараты меди; производные фенола, серы и ее соединений, производные уксусной и масляной кислот; неорганические гербициды, алкалоиды и другие пестициды.

По способу поступления в организм вредителя пестициды принято подразделять на кишечные, контактные, фумигантные и системные.

Разнообразными пестицидами загрязнены почвы сельскохозяйственных плантаций, грунтовые воды, водоемы и т.д. Токсичная часть молекул пестицидов, составляющая основу их действия, или входящие в состав пестицидов в виде минорных составных частей или даже примесей токсичные компоненты часто попадают в пищевую цепь и вызывают разных заболевания. Хронические отравления пестицидами связано с длительным поступлением в организм препаратов в количествах, не превышающих ПДК. Хронические отравления могут вызывать только те вещества, которые обладают способностью к кумуляции.

ГХЦ, полихлопинен, алдрин, эфирсульфонат и другие хлорорганические соединения – одни из первых пестицидов, нашедших широкое применение в сельскохозяйственном производстве. Они используются в борьбе с вредителями зерновых, зернобобовых, технических культур, виноградников, овощных и полевых культур, в лесном хозяйстве, ветеринарии и даже в медицинской практике. Отличительная их особенность – стойкость к воздействию факторов внешней среды. Другие характерное свойство хлорорганической группы веществ – способность накапливаться в головном и спинном мозге, печени, почках, тонком кишечнике, в селезенке, скелетных мышцах, генеративных органах, жировой ткани. ХОП в организме превращаются в свои метаболиты, например, ДДТ превращается в ДДД, ДДЭ и др. Выделяются они с молоком коров и овец в течение 14-15 дней, а полностью выводятся из организма в течение 180-240 дней.

Гербициды оказывают на организм человека физиологическое действие, отличающееся от их действия на растения. Так, 2,4-Д и 2,4,5-Т обладают гербицидными свойствами в меньшей степени, чем сопутствующий в качестве примеси 2,3,7,8-тетрахлордиоксидибензодиоксин (ТХДД), обладающий высокой токсичностью. Токсичность этого вещества в 500 000 раз выше, чем токсичность самого гербицида, и если его содержание в гербициде составляет даже 0,005 мг/кг, эту концентрацию нельзя считать безвредной. ТХДД в природных средах отличается исключительной устойчивостью.

Инсектициды на основе хлорорганических соединений (например, хлордан, диелдрин, линдан, ДДТ) довольно легко проникают в организм человека через пищеварительный тракт или кожу, если они применялись в растворенном виде. При этом мембраны нервных клеток располагаются так, что сохраняется проницаемость для осмотического переноса потока ионов натрия. Нарушенный действием пестицидов потенциал покоя после возбуждения либо совсем не возвращается к исходному значению, либо снижается лишь частично. Таким образом, хлорорганические соединения изменяют возбудимость нервных клеток. Сначала при этом повреждаются нервные пути, а затем при более высоких концентрациях и сенсорные нейроны. Хлордан и диелдрин являются соединениями с ярко выраженным канцерогенным характером действия.

ДДТ относится к числу чрезвычайно активных препаратов с инсектицидным действием. Это соединение впервые было синтезировано в 1874 г., а с 1930 г., когда были установлены его инсектицидные свойства, началось его интенсивное применение против возбудителя малярии – комара анофелеса. Хорошая растворимость данного препарата в жирах определила внедрение этого инсектицида в цепь питания, причем количество ДДТ в последних звеньях питательной цепи почти в миллион раз превышает его содержание в обычных естественных условиях.

ДДТ хорошо сорбируется глинами, а также накапливается в перегное с сосновыми иглами, где этот инсектицид растворяется в восковом веществе сосновой хвои. В обычных условиях ДДТ распадается медленно и не полностью. В аэробных условиях продуктами распада являются производные дихлорэтилена, менее токсичные, чем сам ДДТ. В анаэробных условиях образуются производные дихлорэтана, легко трансформирующиеся в производные уксусной кислоты.

Это вещество оказывает крайне отрицательное воздействие на экосистему, уничтожая многие организмы. ДДТ представляет собой типичный контактный яд, быстро проникающий через кожу. Он нарушает нормальный цикл в мембранах нервных клеток, так как понижает чувствительность Na+ - насоса, поэтому после пробуждения нервных сигналов не происходит восстановление нормального потенциала покоя. Попадание в организм большого количества ДДТ вызывает паралич конечностей.

Большинство препаратов этой группы относятся к среднетоксичным соединениям. Только некоторые из них (алдрин, дилдрин) принадлежат к сильнодействующим и очень опасны по своей летучести веществам. ХОС могут вызвать острые и хронические отравления с поражением печени и центральной нервной системы и других жизненно важных органов и систем.

В настоящее время принимаются меры к замене соединений более безопасными. Применение сильнодействующих препаратов, таких, как алдрин, дилдрин, в сельском хозяйстве запрещено.

В последнее время получены химические соединения этой группы, обладающие инсектицидной активностью, легко разлагающиеся в окружающей среде до нетоксичных продуктов. Из хлорорганических инсектицидов в нашей стране сегодня находят широкое применение полихлоркамфен, гексахлоран, гамма-изомер, ГХЦГ-тиодан, дилор.

В растениеводстве и животноводстве применяется более 25 фосфорорганических соединений (ФОС), которые подразделяются на препараты контактного действия, вызывающие быструю гибель насекомых и клещей в момент контакта с ними, и препараты системного действия, всасывающиеся через листья и корневую системы и длительно циркулирующие вместе с соками растений, которые становятся токсичными для сосущих и грызущих насекомых в течение до 2 месяцев без вредного влияния на сами растения.

Органо-фосфатные пестициды, такие как эфиры фосфорной и тиофософрной кислот (например, инсектициды – алкилфосфаты, паратион и др.), а также карбаматы (например, гербидицы – барбан, бетанал; фунгицид – манеб и др.), действуют на нервную систему, блокируя ферменты, регулирующие активность нейротрансмитера – ацетилхолина.

К примеру, алкилфосфаты (триэтилфосфат) являются сильными ингибиторами ацетилхолинэстеразы. Это влияет на передачу сигнала к нервным окончаниям с ацетилхолин - рецептором. Снижение активности фермента приводит к накоплению ацетилхолина, что в свою очередь в зависимости от дозы этого метаболита вызывает появление признаков таких болезней, как слюнотечение, отек легких, колики, понос, тошнота, ухудшение зрения, увеличение кровяного давления, мышечные спазмы и судороги, нарушение речи, паралич дыхательных путей и др. Подобную клиническую картину могут дать фосфаты и карбаматы при попадании в организм в больших количествах.