Токсиколого-гигиеническая характеристика химических элементов

Ртуть. Один из самых опасных и  высокотоксичных элементов, обладающий способностью накапливаться в организме  растений, животных и человека. Благодаря  своим физико-химическим свойствам  – растворимости, летучести –  ртуть и ее соединения широко распространены в природе. В земной коре ее содержание составляет 0,5 мг/кг, морской воде – около 0,03 мкг/кг. В организме взрослого человека – около 13 мг, однако необходимость ее для процессов жизнедеятельности не доказана.

Загрязнение пищевых продуктов  ртутью может происходить в результате:

1. естественного процесса испарения из земной коры в количестве 25-125 тыс. т ежегодно;
2. использования ртути в народном хозяйстве – производство хлора и щелочей, зеркал, электротехническая промышленность, медицина и стоматология, сельское хозяйство и ветеринария;
3. образование некоторыми группами микроорганизмов метилртути, диметилртути, других высокотоксичных соединений, поступающих в пищевые цепи.

Фоновое содержание ртути в съедобных  частях сельскохозяйственных растений составляет от 2 до 20 мкг/кг, редко до 50-200 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 варке рыбы и мяса концентрация ртути в них снижается, при  аналогичной обработке грибов –  остается без изменений.

Неорганические соединения ртути  выделяются преимущественно с мочой, органические – с желчью и калом. Период полувыведения из организма  неорганических соединений – 40 суток, органических – 76.

Защитным эффектом при воздействии  ртути на организм человека обладают цинк и особенно селен. Токсичность  неорганических соединений ртути снижают  аскорбиновая кислота и медь при  их повышенном поступлении в организм, органических – протеины, цистин, токоферолы.

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 норме по ДСП – 0,05 мг. ПДК ртути в водопроводной воде, идущей для приготовления пищи, составляет 0,005 мг/л, международный стандарт – 0,01 мг/л (ВОЗ, 1974 г).

Медь. Содержание в земной коре составляет 4,5 мг/кг, морской воде – 1-25 мкг/кг, организме взрослого  человека – около 100 мг/кг.

Медь, в отличие от ртути  и мышьяка, принимает активное участие  в процессах жизнедеятельности, входя в состав ряда ферментных систем. Суточная потребность – 4-5 мг. Дефицит  меди приводит к анемии, недостаточности  роста, ряду других заболеваний, в отдельных  случаях – к смертельному исходу.

Однако при длительном воздействии высоких доз меди наступает "поломка" механизмов адаптации, переходящая в интоксикацию и  специфическое заболевание. В этой связи является актуальной проблема охраны окружающей среды и пищевой  продукции от загрязнения медью  и ее соединениями. Основная опасность  исходит от промышленных выбросов, передозировки инсектицидами, другими токсичными солями меди, потребления напитков, пищевых продуктов, соприкасающихся в процессе производства с медными деталями оборудования или медной тарой.

Цинк. Содержится в земной коре в количестве 65 мг/кг, морской  воде – 9-21 мкг/кг, организме взрослого  человека – 1,4-2,3 г/кг.

Цинк входит в состав около 80 ферментов, участвуя тем самым  в многочисленных реакциях обмена веществ. Типичными симптомами недостаточности  цинка являются замедление роста  у детей, половой инфантилизм  у подростков, нарушение вкуса  и обоняния и др.

Суточная потребность  в цинке взрослого человека составляет 15 мг. Цинк, содержащийся в растительных продуктах, менее доступен для организма. Цинк из продуктов животного происхождения усваивается на 40%. Содержание цинка в пищевых продуктах составляет, мг/кг: мясо – 20-40, рыбопродукты – 15-30, устрицы – 60-1000, яйца – 15-20, фрукты и овощи – 5, картофель, морковь – около 10, орехи, зерновые – 25-30, мука высшего сорта – 5-8; молоко – 2-6 мг/л. В суточном рационе взрослого человека содержание цинка составляет 13-25 мг. Цинк и его соединения малотоксичны. Содержание цинка в воде в концентрации 40 мг/л безвредно для человека.

Вместе с тем возможны случаи интоксикации при нарушении  использования пестицидов, небрежного терапевтического применения препаратов цинка. Признаками интоксикации являются тошнота, рвота, боль в животе, диарея. Отмечено, что цинк в присутствии  сопутствующих мышьяка, кадмия, марганца, свинца в воздухе на цинковых предприятиях вызывает у рабочих "металлургическую" лихорадку.

Известны случаи отравления пищей или напитками, хранившимися в железной оцинкованной посуде. В  этой связи приготовление и хранение пищевых продуктов в оцинкованной посуде запрещено. ПДК цинка в  питьевой воде – 5 мг/л, для водоемов рыбохозяйственного назначения – 0,01 мг/л.

Олово. Необходимость олова  для организма человека не доказана. Вместе с тем в организме взрослого  человека около 17 мг олова, что указывает  на возможность его участия в  обменных процессах.

Количество олова в  земной коре относительно невелико. При  поступлении олова с пищей  всасывается около 1%. Олово выводится  из организма с мочой и желчью.

Неорганические соединения олова малотоксичны, органические – более токсичны. Основным источником загрязнения пищевых продуктов оловом являются консервные банки, фляги, железные и медные кухонные котлы, другая тара и оборудование, которые изготавливаются с применением лужения и гальванизации. Активность перехода олова в пищевой продукт возрастает при температуре хранения выше 20° С, высоком содержании в продукте органических кислот, нитратов и окислителей, которые усиливают растворимость олова.

Опасность отравления оловом увеличивается при постоянном присутствии  его спутника – свинца. Не исключено  взаимодействие олова с отдельными веществами пищи и образование более  токсичных органических соединений. Повышенная концентрация олова в  продуктах придает им неприятный металлический привкус, изменяет цвет. Имеются данные, что токсичная  доза олова при его однократном  поступлении – 5-7 мг/кг массы тела. Отравление оловом может вызвать  признаки острого гастрита (тошнота, рвота и др.), отрицательно влияет на активность пищеварительных ферментов.

Действенной мерой предупреждения загрязнения пищи оловом является покрытие внутренней поверхности тары и оборудования стойким, гигиенически безопасным лаком  или полимерным материалом, соблюдение сроков хранения баночных консервов, особенно продуктов детского питания, использование  для некоторых консервов стеклянной тары.

Железо. Занимает четвертое  место среди наиболее распространенных в земной коре элементов (5% земной коры по массе).

Этот элемент необходим  для жизнедеятельности как растительного, так и животного организма. У  растений дефицит железа проявляется  в желтизне листьев и называется хлорозом, у человека вызывает железодефицитную анемию, поскольку железо участвует  в образовании гемоглобина. Железо выполняет целый ряд других жизненно важных функций: перенос кислорода, образование эритроцитов и т.д.

В организме взрослого  человека содержится около 4,5 г железа. Содержание железа в пищевых продуктах  колеблется в пределах 0,07-4 мг в 100 г. Основным источником железа в питании  являются печень, почки, бобовые культуры. Потребность взрослого человека в железе составляет около 14 мг/сут, у женщин в период беременности и лактации она возрастает.

Железо из мясных продуктов  усваивается организмом на 30%, из растений на 10%.

Несмотря на активное участие  железа в обмене веществ, этот элемент  может оказывать токсическое  действие при поступлении в организм в больших количествах. Так, у  детей после случайного приема 0,5 г железа или 2,5 г сульфата железа наблюдали состояние шока. Широкое  промышленное применение железа, распространение  его в окружающей среде повышает вероятность хронической интоксикации. Загрязнение пищевых продуктов  железом может происходить через  сырье, при контакте с металлическим  оборудованием и тарой, что определяет соответствующие меры профилактики.

В таблице² приводятся допустимые уровни содержания металлов в пищевых продуктах и продовольственном сырье, определенные санитарными правилами и нормами.

Таблица. Допустимые уровни содержания химических элементов в  пищевых продуктах и продовольственном  сырье, мк/кг, не более

4. Радионуклиды

Влияние радионуклидов на живой  организм. Большие дозы радиации убивают  клетку, останавливают ее деление, угнетают ряд биохимических процессов, лежащих  в основе жизнедеятельности, повреждают структуру ДНК и тем самым  нарушают генетический код и лишают клетку информации, лежащей в основе ее жизнедеятельности. Радиоактивные  элементы, попадающие в организм, вызывают возникновение свободных радикалов  – частиц, обладающих высоким повреждающим действием на живую клетку. При  больших дозах происходят серьезнейшие повреждения тканей, а малые могут  вызвать рак и индуцировать генетические дефекты, которые, возможно, проявятся  у детей и внуков человека, подвергшегося  облучению, или у его более  отдаленных потомков. Это проявляется  как при наружном, так и при  внутреннем облучении, когда в организм попадают радионуклиды: стронций-90, рубидий-87, цезий-137 и другие.

Из организма быстро выводятся  радиоактивные вещества, концентрирующиеся  в мягких тканях и внутренних органах (цезий, молибден, рутений, йод, теллур), медленно – прочно фиксированные  в костях (стронций, плутоний, барий, иттрий, цирконий, ниобий, лантаноиды). Из большого числа радионуклидов наибольшую значимость как источник облучения населения представляют стронций-90 и цезий-137.

Стронций-90. Период полураспада стронция-90 составляет 29 лет. При попадании  стронция внутрь его концентрация в  крови уже через 15 мин достигает  значительной величины, а в целом  этот процесс завершается через 5 часов. Стронций избирательно накапливается  в основном в костях и облучению  подвергаются костная ткань, костный  мозг, кроветворная система. Вследствие этого развивается анемия, называемая в народе "малокровием". Исследования показали, что радиоактивный стронций может находиться и в костях новорожденных. Биологический период полувыведения  стронция из скелета составляет свыше 30 лет. Ускорение выведения из организма  стронция является труднейшей задачей. По крайней мере до сих пор не найдено высокоэффективных средств для быстрого выведения этого радиоактивного элемента из организма.

Цезий-137. После стронция-90 цезий-137 является самым опасным радионуклидом  для человека. Он хорошо накапливается  растениями, попадает в пищевые продукты и быстро всасывается в желудочно-кишечном тракте. Цезий-137 – долгоживущий радионуклид, период его полураспада составляет 30 лет.д.о 80% цезия откладывается в мышечной ткани. Около 10% нуклида быстро выводятся из организма, остальная часть – более медленными темпами.

Поступление радионуклидов в организм человека с пищей. Многие радионуклиды накапливаются в почве, затем  с пылью и продуктами питания  попадают в организм. Мало радиоактивных  веществ поступает в рацион с  пищевыми продуктами морского происхождения, так как из-за высокой минерализации  морской воды продукты моря очень  слабо загрязнены стронцием и цезием. Свободны от загрязнения радионуклидами глобальных выпадений артезианские и многие грунтовые воды благодаря изоляции от поверхности земли. А вот воды подземных водоемов, талые, дождевые воды могут служить источником поступления некоторых радионуклидов в организм человека.