Реферат: Загрязнение сельскохозяйственной продукции

ПЛАН РЕФЕРАТА.

«Все вещества ядовиты,

но только доза делает их ядом»

Парацельс

1. ВВЕДЕНИЕ

Любая деятельность человека оказывает влияние на окружающую среду, а ухудшение состояния биосферы опасно для всех живых существ, в том числе и для человека. В природную среду во всё больших количествах попадают газообразные, жидкие и твёрдые отходы производства. Различные химические вещества, находящиеся в отходах, попадая в почву, воздух, воду, а затем и в продукцию сельского хозяйства, переходят по экологическим звеньям из одной цепи в другую, в конце концов попадают в организм человека.

В конце ХХ столетия в соответствии с рекомендациями ООН и её комитетов одной из основных программ, которые направлены на удовлетворение глобальных нужд человечества наряду с энергетической программой и программой охраны окружающей среды поставлена программа снабжения человека пищей. Обусловлено это тем что в настоящее время более 60% человечества питается неудовлетворительно, не получая достаточного количества белков и не удовлетворяя потребности в калориях. Всё это вынудило человечество применять различные стимуляторы для сельскохозяйственной продукции.

Применение огромного количества химических и органических удобрений для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, биостимуляторов в питании животных для повышения их продуктивности вызвали необходимость жёсткого контроля за качеством агропромышленной продукции.

Кроме того, растения способны накапливать в себе практически все вредные вещества. Поэтому особенно опасна сельскохозяйственная продукция, выращиваемая вблизи промышленных предприятий и крупных автодорог.

2. НИТРАТЫ И НИТРИТЫ.

Нитратная проблема рождена ХХ веком. Несомненно, это связано с возрастающей химизацией всех отраслей сельского хозяйства, в том числе с широким использованием минеральных удобрений.

Однако, наличие нитратов в растениях – нормальное явление. Ведь азот наряду с фосфором и калием составляет основу питания растений. Другое дело, когда поступление нитратов превышает потребности органического синтеза, и они начинают накапливаться в корнях, листьях и, самое главное, но далеко не приятное – в плодах различных сельскохозяйственных культур, как непосредственно употребляемых в пищу человеком, так и кормовых культурах, идущих на корм скоту. Тогда не переработанный их излишек под воздействием нитратредуктазы – фермента, содержащегося в растительных тканях, или иным путём восстанавливается в нитриты, которые обуславливают серьёзное нарушение здоровья не только детей, но и взрослых.

Аналогичное преобразование соединений происходит под влиянием микрофлоры уже непосредственно в полости рта или в желудочно-кишечном тракте человека (желудке и кишечнике), употребившего в пищу плоды, с повышенным содержанием нитратов. В кишечнике нитраты превращаются в соединения аммония.

Отсюда напрашивается простой вывод – получение экологически чистых, не пересыщенных азотом овощей – дело вполне реальное и даже не особенно сложное при грамотном, культурном ведении сельского хозяйства, высокой профессиональной ответственности земледельца.

Нитраты, содержащиеся в сельскохозяйственной продукции в незначительной концентрации или в среде, в состав которой не входят окислители, практически безопасны для организма взрослого здорового человека, поэтому нельзя говорить об их непосредственной токсичности.

Согласно данным Международной организации ВОЗ допустимая норма нитратов в сутки составляет 5мГ NaNO3 на 1кГ массы человека. Для человека массой 60 кГ это 220 мГ -NO3. Такой показатель установлен исходя из научно обоснованной нормы питания (за сутки –400 граммов овощей, 300 – картофеля).

Содержание нитратов нормируется только в той продукции, которая имеет существенное значение, как источник поступления «пищевых» нитратов в организм человека. Из сельскохозяйственных продуктов основными источниками нитратов являются овощи.

Предельно допустимая концентрация нитратов в некоторых продуктах приведена в таблице.

Таблица 1.

Свекла считается королевой среди овощей, но ей же присвоен титул “чемпиона” по накоплению нитратов. Отдельные клубни могут содержать до 4000 мГ/кГ нитратов. И выбрасывать её или, по крайней мере, безжалостно срезать по этой причине приходится особенно часто. Следует иметь в виду, что нитраты в свекле распределяются крайне неравномерно. Если их содержание в центральном поперечном срезе принять за единицу, то в нижней части будет уже 4 единицы, а в верхней части – 8 единиц! Поэтому при малейшем подозрении лучше срезать верхушку примерно на 1/4 и хвостик на 1/8. Таким образом она освобождается от 3/4 нитратов.

В салате, шпинате, петрушке, укропе и другой зелени нитратов иногда бывает больше, чем в свекле. Причём, в растениях с неудобряемых грядок содержание солей обычно умеренное. А вот на хорошо подкормленной нитратами почве их концентрация может достигать 4000 – 5000 мГ/кГ. Концентрация солей в разных частях растений неоднородна. Особенно много нитратов содержится в стеблях и черешках листьев. Обрезав стебли, корни и черешки можно есть даже подозрительную зелень. К тому же в свежей зелени много витаминов, тормозящих превращение нитратов в нитриты. Но в нарезанной зелени под действием микроорганизмов и кислорода воздуха нитраты очень быстро переходят в нитриты. Достаточно 10 минут, чтобы концентрация ядовитых веществ резко возросла.

В белокачанной капусте нитраты “облюбовывают” верхние листья. В них и в кочерыжках нитратов вдвое больше, чем в средней части кочана. При хранении капуста не теряет свою нитритность до февраля, в марте же концентрация солей резко падает почти в 3 раза. В квашеной капусте первые три-четыре дня идёт бурное превращение нитратов в нитриты. Поэтому употреблять засоленную капусту лучше не раньше, чем через неделю, когда большая часть нитратов переходит в рассол.

Редис порой содержит до 2500 мГ/кГ нитратов. В круглой редиске нитратов значительно меньше, чем в вытянутой. Раза в два уменьшить нитратность можно только одним способом – на 1/8 срезая верхушки и хвостики.

Картофель. При хорошем хранении содержание нитратов в картофеле резко падает к началу марта почти в 4 раза. До февраля же концентрация остаётся неизменной. Большая часть солей в клубне сосредоточена ближе к средине, а ценные вещества ближе к кожуре. Поэтому обезвреживать картофель с помощью очистки бесполезно, к тому же витамины и ферменты, содержащиеся под кожурой ограничивают превращение нитратов в нитриты. Самый оптимальный способ приготовления картофеля – на пару, в “мундире”. При таком способе приготовления удаляется до 70% нитратов, в то время как жареный картофель избавляется от 15% нитратов, а вареный от 30-40%.

Содержание нитратов в продукции, получаемой в теплицах в десятки раз выше, чем при выращивании в открытом грунте, и может достигать коллосальных величин – до 10 Г на 1 кГ продукции. Это происходит потому, что в теплицах вредные вещества не могут беспрепятственно испаряться и уноситься потоками воздуха. После испарения они снова оседают на растения. Известны случаи и острого отравления, и даже смерти, особенно среди детей, в результате употребления продуктов, содержащих 80-1300 мГ/л нитрат ионов (пюре из свеклы, шпината и не свежих овощей.

Содержание нитратов в растениях зависит от срока посева их и уборки. Изучение суточной динамики содержания нитратов показывает, что сбор урожая, заготовку кормов лучше проводить во второй половине дня, когда растения содержат на 30 – 40% меньше нитратов, чем в первой половине дня. Это обусловлено тем, что в первой половине дня поступление нитратов преобладает над их преобразованием в соединения, участвующие в синтезе органических веществ. При соблюдении севооборотов в сельскохозяйственных культурах накапливается меньше нитратов, чем при выращивании монокультуры.

Загрязнение кормовых культур в сельском хозяйстве ведёт к загрязнению продукции животноводства. При этом необходимо иметь ввиду, что травоядные животные употребляют пищи в пересчёте на 1 кГ массы тела больше, чем человек, а соответственно и больше вредных веществ, которые содержатся в кормах. Так, например, если взрослый человек с питьевой водой и продуктами питания в среднем за сутки получает 2,5 – 3 мГ/кГ нитратов, для крупного рогатого скота эта нагрузка составляет 100 – 200 мГ/кГ, а для свиней 60 – 70 мГ/кГ по нитрат-ионам. И хотя в организме животных происходит распад большей части вредных веществ, всё же возникла необходимость в контроле, как кормовых культур, так и продукции животноводства. Продукты животного происхождения, как правило, содержат незначительное количество нитратов в сравнении с продукцией растеньеводства. Это касается прежде всего мяса, а в молоке обнаруживается значительное количество нитратов. При этом их концентрация зависит от времени года, что прежде всего связано с потреблением кормов.

При переработке продукции животноводства нитраты и нитриты применяются главным образом при консервировании мяса для улучшения сенсорных показателей мясных изделий. В мясной промышленности их используют в виде калиевых или натриевых солей для получения красной окраски мяса.

При переработке молока нитраты применяются для подавления размножения некоторых штамбов бактерий. Молоко и молочные продукты как источник нитратов играют незначительную роль.

Настоятельная необходимость контролировать содержание нитратов в сельскохозяйственной продукции и пищевых продуктах предполагает применение соответствующих аналитических методов их определения – простых, быстрых и достаточно надёжных.

Методы определения нитратов подразделяются на прямые и косвенные.

1.Прямые методы основаны на физико-химических свойствах нитратов:

· адсорбции в ультрафиолетовой области спектра;

· восстановлении при определённой величине потенциала (полярография и полярогафическая кулонометрия);

· активности ионов NO3 в растворе.

2.Косвенные методы.

Окислительное нитрование:

· окисление органических соединений (например, дифениламина);

· окисление ароматических соединений (например, хромотроповой и салициловых кислот) или их нитрирование;

· нитрирование замещенных соединений фенольного типа.

Восстановление нитратов в:

· нитриты (химическим или микробиологическим путём) и их определение фотометрическим методом;

· аммиак с последующей его отгонкой и определением титриметрическим методом;

· NO или N2 и их определение объёмным методом.

При выборе метода определения нитратов необходимо учитывать их содержание в анализируемом материале, наличие веществ, мешающих определению. Важно также обращать внимание на продолжительность анализа, требуемую точность определения.

Определение NO 3 после восстановления его в аммиак.

Сущность метода заключается в том, что нитраты в присутствии МgO при помощи сплава Деварда восстанавливаются в аммиак, который отгоняют водным паром в раствор борной кислоты. Поглощённый аммиак потом титруют сильной кислотой. Этот метод является универсальным, так как он пригоден для анализа мутных, окрашенных экстрактов.

Метод с использованием салициловой кислоты.

Этот метод применяется для определения большого количества нитратов. Он основан на нитрировании салициловой кислоты в присутствии концентрированной серной кислоты. После нейтрализации раствора измеряют его оптическую плотность. Недостатком метода является его невысокая чувствительность.

Колометрический метод с применением сернокислого железа.

Метод базируется на реакции сернокислого железа с нитратами в кислой среде с образованием соединения FeNOSO4. окрашенного в пурпурный цвет и устойчивого в течении нескольких часов. В качестве реагента используют раствор сернокислого железа в H2SO4. На точность определения влияет содержание в растворе нитритов и тиосульфатов.

Колометрический метод на основе пиргаллола.

Данный метод основан на реакции пирагаллола, растворённого в H2SO4 с нитратами и нитритами. В результате образуются соединения, окрашенные в красный цвет. Окраска раствора может меняться от красной до коричнево-красной или даже чёрной, в зависимости от содержания нитратов в растворе. Метод позволяет определять NO3 в концентрации 7мГ/кГ. Интенсивность окраски анализируемого раствора сравнивают с окраской стандартных растворов.

Проверить содержание нитратов в продуктах можно также с помощью индикаторной бумаги. Часто её точность не высока, общее представление о качестве продуктов индикаторы всё же дают. Тем более имеет смысл проверять овощи, когда речь идёт больших заготовках продукции на зиму.

Есть способ попроще. Очевидно, каждому из нас приходилось покупать крупные красивых овощи и фрукты, но, к сожалению, в большинстве случаев, попробовав их мы выясняем, что они не отвечают нашим требованиям относительно вкуса. Дело в том, что овощи с очень большим содержанием нитратов имеют неестественный вкус. Их неприятно употреблять в пищу, они не доставляют никакого удовольствия. Причём, “на вкус” выявляется не отдельно “нитратность”, а сумма всех качеств того, что мы взяли в рот. Такая сельскохозяйственная продукция способна иметь не только плохие вкусовые качества, но и быть опасной для здоровья. Овощи с явным перебором нитратов лучше всего выбрасывать без сожаления.

Как вывод, можно сказать, что должна быть система научно обоснованного распределения и планирования использования удобрений, которая обеспечила бы их внесение на каждый конкретный участок в соответствии с истинными потребностями.

3. ПЕСТИЦИДЫ.

Жёсткая регламентация по содержанию химических загрязнений в сельскохозяйственной продукции касается прежде всего пестицидов. Пестициды являются единственным загрязнителем, который сознательно вносится человеком в окружающую среду.

Пестициды (ядохимикаты) – химические препараты для защиты сельскохозяйственной продукции, растений, для уничтожения паразитов у животных, для борьбы с переносчиками опасных заболеваний и т.п. Применение пестицидов за последние 20 лет увеличилось в 2,5 раза, число различных пестицидов возросло и в настоящее время составляет более 1000 типов. В развитых странах применение пестицидов достигло до 2 кГ на 1 га или около 1,5 кГ на душу населения. Пестициды распространяются на большие пространства, весьма удалённые от мест их применения. Даже в тканях белых медведей Заполярья обнаружены различные высокотоксичные пестициды. Многие из них могут сохраняться в почвах достаточно долго (период полураспада ДДТ в воде оценивается в 10 лет, а для диэлдрина он превышает 20 лет). Кроме того они из почвы перекачиваются в растения и таким образом оказываются в овощах, картофеле, фруктах, попадают через корма и воду в фауну.

При определении допустимых концентраций пестицидов в продуктах исходят из того, что 80% их суточного поступления в организм человека происходит именно с продуктами питания. Выборочные пробы продуктов на содержание пестицидов показывают их наличие почти в 50% случаев. Поэтому контроль за содержанием пестицидов в сельскохозяйственной продукции является важным барьером по исключению негативного их влияния на здоровье человека.

Установлено, что влияние пестицидов происходит в виде общего токсического действия, а также приводит и к более отдалённым проявлениям – канцерогенным, тератогенным и другим. Наиболее эффективными и одновременно наиболее опасными для здоровья человека являются хлорорганические пестициды. Эти пестициды плохо разлагаются в грунте и воде, вызывают острые и хронические отравления с поражением печени, центральной и переферийной нервной систем, других органов. Одна из характерных особенностей хлорорганических пестицидов - способность накапливаться в пищевых цепочках до уровней, которые вызывают необратимые изменения в организмах животных и людей. С учётом этого применение этой группы пестицидов значительно ограничено, а наиболее токсичных запрещено.

Но не применять совсем сегодня пестициды нельзя – это практически единственный способ борьбы с вредителями сельского хозяйства. Широкое применение биологических методов защиты растений позволит уменьшить степень их загрязнения пестицидами. Для устранения тяжёлых последствий применения пестицидов важно прежде всего повышать культуру сельскохозяйственного производства, устранить элементарную безграмотность и невежество при применении химических веществ.

4. ТЯЖЁЛЫЕ МЕТАЛЛЫ.

Загрязнение тяжёлыми металлами атмосферы, почвы, воды является серьёзной проблемой, потому что всё больше культурных ландшафтов попадают под их воздействие, что в свою очередь сказывается как на продуктивности сельскохозяйственных культур, так и на качестве продуктов.

Источниками поступления тяжёлых металлов в почву могут быть атмосферные осадки. В осадках могут содержаться свинец, кадмий, мышьяк, ртуть, хром, никель, цинк и другие элементы.

Самым большим источником тяжёлых металлов является, безусловно, промышленность. Тяжёлые металлы поступают в атмосферу в виде аэрозолей, пыли, растворы в сточных водах и с мусором. Значительное загрязнение происходит из-за транспорта и прежде всего автомобильного.

Тяжёлые металлы в минеральных удобрениях являются естественными примесями, содержащимися в агрорудах. Отдельные пестициды также содержат в своём составе тяжёлые металлы.

При выращивании сельскохозяйственной продукции на участках загрязнённых тяжёлыми металлами необходимо решать две задачи:

· во-первых, подобрать подобрать наиболее устойчивые к загрязнению культуры, способные произрастать в экстремальных условиях загрязнения;

· во-вторых, важно, чтобы в товарной части растения не концентрировались токсичные количества тяжёлых металлов.

Исследования показывают, что тяжёлых металлов больше всего содержится в корнях, затем идут стебли и листья и, наконец, семена, клубни, корнеплоды. Иногда содержание тяжёлых металлов в корнеплодах сопоставимо с их содержанием в листьях и стеблях. Это объясняется тем, что на корнеплоде имеются корни с проводящей системой, пронизывающей его толщу. Наиболее чистыми от тяжёлых металлов будут клубни, так как они не имеют проводящих пучков. Загрязнение клубня свинцом происходит в результате диффузии за счёт контакта с загрязнённой почвой. Поэтому практически весь свинец задерживается в кожуре клубня.

На загрязнённых почвах картофель и томаты дают более чистую продукцию, чем корнеплоды – морковь и редис. Поэтому при выращивании продовольственных культур на почвах, содержащих заметные количества тяжёлых металлов, следует избегать размещения на них растений, у которых в пищу используются листья (салат, шпинат, лук, щавель и т. д.), стебли и корнеплоды.

Для выращивания сельскохозяйственных культур на загрязнённых почвах осуществляют ряд профилактических мероприятий. В первую очередь проводится комплексное агрохимическое окультуривание, заключающееся в повышении содержания гумуса, нейтрализации почвенной кислотности. В дальнейшем на этих полях размещают культуры, у которых в пищу идут части растений, слабо накапливающие тяжёлые металлы (томаты, бахчевые культуры, картофель). Если по каким-либо причинам нецелесообразно комплексное окультуривание отдельных загрязненных полей, на них следует размещать технические культуры: лён, коноплю, клещевину, картофель для переработки на крахмал или спирт, сахарную свеклу для получения сахара, а также эфиро- масличные растения для получения растительных масел или сырья для парфюмерной промышленности. В отдельных случаях эти участки можно отводить под сменники овощных или кормовых культур.

Нельзя использовать загрязнённые почвы для выращивания кормовых культур, так как на корм скоту идут чаще всего те части растений и в ту фазу развития, когда в них происходит заметное накопление металлов, а соответственно и накопление вредных веществ в мясе и молоке животных.

Разумеется, на загрязнённых почвах нельзя размещать овощи, перерабатываемые на продукты детского питания (шпинат, морковь и т.д.).

С 1986 года под воздействием последствий аварии на Чернобыльской АЭС произошло загрязнение сельскохозяйственных угодий, лесов смесью продуктов ядерного распада и нейтронной активации. Основными радионуклидами, определяющими радиационный фон являются цезий – 137 и стронций – 90. Это наиболее актуально для районов, прилегающих к 30-ти километровой зоне отчуждения и районам, попавшим под радиационный след.

Наибольшую опасность для здоровья человека, как источник поступления радионуклидов, представляют продукты животного происхождения, произведённые на загрязнённых территориях. Наиболее неблагоприятными в этом отношении является скотоводство и овцеводство, а свиноводство и птицеводство, когда животные обычно содержатся в закрытых помещениях и питаются концентрированными кормами, находятся в сравнительно лучших условиях. Критическим продуктом в случае загрязнения пастбищ является молоко. С молоком в организм человека в значительных количествах могут поступать такие опасные радионуклиды как йод-131, стронций-90 и другие. Особую опасность в начальный период представляет собой йод-131, что обусловлено большим выходом его в реакциях деления урана и плутония и его высокой миграционной способностью.

В районах выпадения радионуклидов загрязнение молока может достигать 300 –400 Бк/л при допустимом уровне не более 100 Бк/л, мяса 250 – 800 Бк/кГ при допустимом уровне 200 Бк/кГ. Связано это с употреблением скотом кормов с загрязнённых угодий и пастбищ, особенно в летний период. Но наиболее загрязнённой в таких районах является продукция лесного хозяйства.

5. БЕЛКОВО-ВИТАМИННЫЕ КОНЦЕНТРАТЫ.

В последние десятилетия свою лепту в экологические беды стало вносить животноводство.

В 80-х годах двадцатого столетия широкое распространение получило производство комбикормов для скота с применением белково-витаминных концентратов (БВК) или другое название паприн.

Дело в том, что основное энергопотребление организма человека происходит за счёт употребления животной пищи и, в первую очередь, мяса. Белок, жиры, углеводы из мяса, молока и яиц люди усваивают на 90-98 %, а из картофеля, овощей на – 70-95%. Соответственно и для питания животных необходимо использовать полноценные корма, насыщенные белками, витаминами и иными биологически активными веществами.

Такие вещества нашли в микроорганизмах, синтезируемых на основе углеводородного сырья (продукция нефте- и газопереработки). На их основе и были созданы БВК.

Однако последние, как оказалось впоследствии не столь безобидны.

Во-первых, само их производство вызвало вспышку целого ряда заболеваний у обслуживаемого персонала таких как различные аллергии, дерматит, бронхиальная астма, а так же в некоторых случая онкологические заболевания.

Во-вторых, это заболевание животных, накопление в их организмах вредных веществ для здоровья человека.

В частости, при кормлении БВК животных, как установлено экспериментами, может возникнуть эозинофилия в слизистой оболочке кишечника (увеличение зернистых лейкоцитов в крови), развиваются гранулематозные образования (узелковые разрастания) в печени, глубокие изменения в надпочечниках и тому подобное.

Также доказано, что в БВК присутствует избыток нуклеиновых кислот в 12-15 раз больше, чем в традиционных кормах. Эти биологические полимеры, как известно, обеспечивают хранение и передачу наследственной информации, таким образом оказывают воздействие на генетический код скота, птицы, а соответственно и на человека. В нуклеиновых кислотах, содержащихся в БВК, основная составляющая – рибонуклеиновая кислота (РНК). У людей она вызывает повышенное накопление мочевой кислоты в крови и моче, а соли последней быстро откладываются в организме. Поэтому употребление в пищу продукции животноводства с высоким содержанием РНК может вызвать серьёзные осложнения здоровья.

Передозировка в меню животных БВК ведёт к накоплению жира в печени, увеличению холестерина, а его избыток приводит к нарушениям обмена веществ.

В связи с этим установлены пределы внесения паприна в корм для скота – 20%, а для птицы –10-15%, хотя зачастую это делается “на глазок”.

Науке ещё предстоит “докопаться” до оставшихся неясными свойств БВК. А поэтому, только строгое выполнение рекомендованных норм БВК в корме животных вместе с другими сбалансированными компонентами позволят избежать угрозы для здоровья человека.

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Проблема загрязнения сельскохозяйственной продукции является весьма сложной и связана со многими аспектами, касающимися различных отраслей хозяйствования. И только целенаправленная работа во всех направлениях является залогом решения этой проблемы.

Необходимо помнить, что хотя и количество отравлений загрязнённой сельскохозяйственной продукцией в наше время незначительно, интоксикация ими может характеризоваться очень тяжёлым течением и даже заканчиваться смертью. Поэтому при подозрении на острое отравление загрязнёнными пищевыми продуктами необходимо немедленно обратиться в медицинское учреждение, особенно это касается детей. До оказания врачебной помощи целесообразно промыть желудок и дать больному взвесь активированного угля ( 2 столовых ложки на стакан воды).

1. Н. М. Эмануэль, Г. Е. Заиков. Химия и пища. М. “Наука”, 1986.

2. Вредные химические вещества. Справочник. Под ред. Л.А. Ильина, В.А. Филатова. Л. «Химия», 1990.

3. Я. Пругар., А. Пругаров. Избыточный азот в овощах. М. ВО “Атомиздат”, 1990.

4. В. Б. Шешнев. Нитраты и другие знаки беды. М. “Советская Россия”, 1990.

5. О. І. Циганенко, І. Т. Матасар, В.Ф. Торбін. Основи загальної, екологічної та харчової токсикології. Київ. «Чорнобильінтерінформ». 1998.

6. Ар. Эддар. Время думать о нитратах.

7. Ю. В. Алексеев. Тяжёлые металлы в почвах и растениях. Л. ВО “Атомиздат”, 1987.

8. В.Я. Максаков, Г.Н. Шевцова. Нитраты и кормление животных. Киев. «Урожай», 1999.

9. О. І. Циганенко. Нітрати в харчових продуктах. Київ, “Здоров’я”, 1990.

10. Доповідь про стан навколишнього природного середовища в Чернігівській області за 1999 рік. Державне управління екологічної безпеки Чернігівській області. Чернігів, 2000.