Ксенобиотики, используемые в сельском хозяйстве.

Известно, что объем мирового производства продуктов питания не является достаточным для удовлетворения биологической потребнос­ти населения Земли, прежде всего потребности в белках и калориях. Показано, что большая часть Латинской Америки, значительная часть тропической Африки и Азии страдает от болезней, вызванных недо­статком белка. Поэтому не случайно одним из основных путей решения этой проблемы является интенсификация сельского хозяйства, в част­ности внедрение в него химии в целях повышения урожайности. Так, по-видимому, без защиты растений, основанной в основном на при­менении пестицидов, мировой урожай составлял бы лишь 70% того, что должны были бы получить в действительности. Таким образом, в современном сельскохозяйственном производстве используется широ­кий ассортимент химических средств, предназначенных для повыше­ния урожайности, защиты и регуляции роста растений и повышения производительности в животноводстве.

Использование химических средств постоянно возрастает. Так, ежегодно в мире производится примерно 1,25 млн. тонн ядохимикатов. Производство и потребление минеральных удобрений растут во всем мире.

Химизация сельского хозяйства — это естественный процесс, не­смотря на загрязнение этими ксенобиотиками природной среды и про­дуктов питания, можно по-разному относиться к этому процессу, од­нако, если смотреть реально, на сегодняшний день ему нет альтерна­тивы: без всех этих веществ человечество уже не накормить, тем более что так называемая урожайность сейчас достигает лишь 10—40% от мак­симально возможной. Вдумайтесь в следующие важные положения:

1. во-первых, согласно прогнозам намечается рост народонаселе­ния. Если сейчас на Земле проживает (по данным ООН) около 4,9 млрд. человек, то к 2100 г. население достигнет 10-12 млрд. Желательно, чтобы за этот срок производство продуктов питания возросло в 3-4 раза;

2. во-вторых, новых земель будет распахано немного, так как зем­ли, пригодной для сельского хозяйства, остается все меньше и меньше. Предполагается, что прирост продуктов питания на 80% будет осуществляться за счет увеличения продуктивности сельского хозяйства, а не за счет расширения посевных площадей.

Основная характерная черта современной цивилизации — стремле­ние получить в наикратчайшие сроки максимальную прибыль обнару­живается и в сельском хозяйстве. Стремление получать как можно высокие урожаи путем химизации не должно быть причиной дегра­дации сельского ландшафта. К сожалению, применение агрохимикатов проводится неграмотно, с забвениием тех опасно­стей, которые наносят ущерб здоровью.

Пестициды. Пестициды — собирательное понятие, объединяющее все химичес­кие средства борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур. Они предназначаются для уничтожения сорняков, насекомых, грызунов, возбудителей болезней растений и паразитов животных. Использование пестицидов оправданно. Так, 10-30% от общего количества сельскохозяйст-венных продуктов человечество теряет за счет различных болезней растений еще до того, как урожай будет собран. 30 000 возбудителей болезней паразитируют на растениях. Если же учесть не только вред от паразитов, включая насекомые и сорняки, то потери в сельском хозяйстве еще до сбора урожая составляют от 25 до 54% в разных странах. Поэтому, вероятно, правы ученые, что не применять пестициды нельзя, так как сегодня это практически единственный спо­соб борьбы с вредителями сельского хозяйства.

Вместе с тем пестициды нарушают равновесие в экологической си­стеме между отдельными видами и различными представителями фло­ры и фауны. Они способны разрушать природные ферменты, необ­ходимые для жизни растений, при этом гибнут как вредители сельского хозяйства, так и природ-ные враги, которые снижают коли­чество вредителей естественным путем.

Пестициды составляют основное ядро загрязнителей внешней сре­ды ввиду широкого и неграмотного их применения. При этом пестици­ды обнаруживают даже в местах, где их не применяли. Это обусловлено переходом пестицидов из одной среды в другую, участием в сложных биологических миграционных процессах и образованием различных про­дуктов обмена, часто не менее токсичных, чем исходные вещества.

В природе все находится в состоянии динамической взаимосвязи как по физическим и химическим законам, так и по биологической цепоч­ке (воздух - вода - почва - растения - человек). Неосторожное при­менение пестицидов вызывает загрязнение окружающей среды в боль­ших масштабах. Так, обнаружено, что даже в Заполярье атмосфера весь­ма основательно загрязнена. Например, в печени, шкуре и жировых тканях белых медведей Аляски обнаружены самые разнообразные «об­разцы» современной химии, включая пестициды. Пестициды, загрязня­ющие природную среду, попадают в организм из воздуха, с нищей и водой.

Одним из звеньев циркуляции пестицидов во внешней среде являет­ся атмосферный воздух. Источники поступления пестицидов:

1. аэрообработка посевов, пастбищ, лесных массивов;

2. искусственное дождевание растворами ядохимикатов;

3. облако пестицидов в ряде случаев может уноситься воздушными потоками на большие расстояния от места обрабатываемых участков, оседать на почву и водоемы;

4. концентрация пестицидов в атмосфере может поддерживаться за счет их вторичного поступления в воздух в процессе испарения и подня­тия аэрозолей ветром с поверхности обработанных участков;

5. пункты протравливания семян;

6. процессы первичной и вторичной миграции пестицидов в воздуш­ный бассейн остаются неуправляемыми;

7. пестициды, загрязняющие воздух, проникают в верхние слои ат­мосферы, выпадают в осадках в водоемы и почву.

Пестициды, проникая в водоемы, вызывают микрохимическое загрязнение воды, которое с трудом устраняется при обработке ее в сис­теме водоснабжения.

Источники поступления пестицидов в водоемы:

1. атмосферный воздух;

2. инфильтрация или смывы с сельскохозяйственных площадей (та­лые, дождевые, подземные воды);

3. вымывание из почвы при поливе растений;

4. спуск отходов промышленных предприятий (сточные воды);

5. непосредственная обработка водоемов в борьбе с вредителями водной растительности.

Таким образом, пестициды загрязняют ил, речную, озерную и мор­скую воду, сохраняясь продолжительное время в воде оросительных сис­тем и рек, пестициды могут накапливаться в опасных для человека коли­чествах, проникать в организмы растений, рыб, водоплавающих птиц. При этом в водной пищевой цепи наблюдается значительная кумуляция пестицидов. Причина этого явления состоит в том, что гидробионты энер­гично накапливают пестициды. Известны случаи обнаружения ядохими­ката не только в открытых водоемах, но и в водопроводной воде. Водным путем пестициды могут распространяться на значитель­ные расстояния от места их попадания и сохранять высокую концент­рацию. Хотя содержание пестицидов в воде постепенно снижается, вместе с тем идет интенсивное накопление их в данных отложениях и планктоне. Поскольку планктон служит источником питания для дафний и других мелких водных организмов, которые, в свою очередь, являются пищей для рыб, ядохимикаты поступают в ткани рыб и водоплавающих птиц.

Значительную опасность представляет загрязнение пестицидами воды, используемой для орошения земледелия. В этих случаях возникает порочный круг: вода, содержащая пестициды, может заг­рязнять почву, из которой ядохимикаты поступают в грунтовые воды и растения с почвенными водами пестициды проникают в пруды, реки, озера, моря и океаны.

Большую опасность с точки зрения загрязнения пищевых продук­тов пестицидами представляет почва, которая подвергается воздействию в результате обработки сельскохозяйственных куль­тур или внесения пестицидов в почву, оседания из атмосферного возду­ха, миграции с водой. Характер почвы играет большую роль в процессах, кумуляции пес­тицидов. При этом большое значение имеют свойства самой почвы, ее структура, состав, содержание органических веществ и т. д. Так, на чер­ноземных почвах опасность загрязнения пестицидами глубоких слоев почвы и фунтовых вод маловероятна, тогда как на почвах песчаных и дерноподзолистых они могут проникать в более глубокие слои. В резуль­тате загрязнения почвы пестицидами она становится, по сути, их кла­довой, чему способствует стабильность пестицидов, приводящая к их постепенному накоплению. Из почвы яды хорошо ассимилируются ра­стениями, в первую очередь корнеплодами. Степень миграции пестици­дов из почвы в растения зависит от состава и типа почвы, количества вносимого препарата, его свойств и вида растений. В траве, которая по­ступает на корм скоту, часто обнаруживают значительные количества пестицидов.

После внесения в почву пестицидов могут выделяться токсичные газы. Наиболее благоприятные условия для образования газов созда­ются в темно-каштановой и сероземной почвах, а также возрастает при увеличении кислотности почв. Все пестициды отличаются по степени своей токсичности, кумулятивных свойств и стойкости.

Основным путем поступления пестицидов в организм человека яв­ляется пищевой. Например, 95% пестицидов поступает с продуктами питания, 4,7% - с водой и только 0,3% - с атмосферным воздухом; совсем незначительные количества проникают в организм через кожу. Все эти пути представляют не-одинаковую опасность в отношении тя­жести и темпа развития интоксикации.

Ингаляционный путь поступления пестицидов в организм наиболее опасный. Это обосновывает важность сниже­ния концентрации пестицидов в воздухе при работе до допустимого уров­ня, а также индивидуальной защиты органов дыхания от поступления пестицидов с вдыхаемым воздухом.

Другой путь поступления пестицидов в организм — желудочно-кишеч­ный, не играющий роли при работе с токсическими веще­ствами в промыш-ленности, имеет в условиях сельского хозяйства опреде­ленное значение. Речь идет о поступлении всех биологических видов эколо­гических систем.

Основные пищевые цепи миграции пестицидов:

1. водоемы - питьевая вода - человек;

2. водоемы - гидропланктон - рыба - человек;

3. почва - растения - продукты питания - человек.

Пример водной пищевой цепи: растворенные в водоемах пестициды - фитопланктон - рачки - рыбы - хищные рыбы - теплокровные жи­вотные, питающиеся рыбой. В случае потребления чужеродных веществ, если они не могут быть переварены или выведены из организма, происходит накопление их по ходу пищевой цепи. Именно таким образом возникает концентрирова­ние пестицидов, при котором первичные звенья получают лишь незна­читель-ные количества пестицидов, а конечные звенья отравляются. Коэффициент накопления ксенобиотиков составляет около 10 на каждую ступень пищевой цепи. Таким образом, рыбы могут содержать во много тысяч раз больше пестицидов, чем ок­ружающая их среда. Применение избыточного количества пестицидов приводит к тому, что каждый человек ежегодно получает вместе с продуктами питания далеко немалые дозы этих химических веществ.

Токсичность пестицидов зависит от их физико-химических свойств, особенностей биологического действия на организм, от концентрации, способности накапливаться и длительно­сти воздействия. Во многом вредность пестицидов определяется такими свойствами их, как летучесть и стойкость. Чем выше летучесть пестици­да, тем больше его концентрация в окружающем воздухе и тем серьез­нее опасность отравления для человека.

Отравления пестицидами получили распространение во многих стра­нах мира. Причины:

1. слишком широкое, подчас неоправданное применение больших доз без учета климатических и метеорологических условий;

2. нарушения санитарных правил и гигиены при работе с пестицидами;

3. небрежное отношение к пестицидам в процессе их хранения, пе­ревозки и приготовления рабочих растворов;

4. отсутствие соответствующих знаний и опыта.

При применении пестицидов опасность для здоровья населения заключается не только в возможности возникновения острых отравлений, но главным образом в длительном воздействии даже незначительных ко­личеств пестицидов, особенно учитывая их способность накапливаться в организме. Хроническое отравление развивается постепенно (слабость, тошнота, головные боли, плохой сон и аппетит).

Пестициды и регуляторы роста растений, применяемые в сельском хозяйстве, увеличивают заболеваемость сельского населения, причем болезни нервной системы и органов чувств занимают первое место в структуре заболеваемости, затем следуют болезни органов дыхания. Ежегодно в мире регистрируется 500 000 случаев таких заболеваний.

Меры профилактики отравлений пестицидами. Эти меры имеют отношение к правильной работе с пестицидами (хранение, транспортировка, использование), профилактике загрязне­ний воздуха, водоемов, почвы, пищевых продуктов, использованию пос­ледних и обеззараживанию их. Действующие в нашей стране санитар­ные правила предусматривают целую систему мероприятий, предотв­ращающих загрязнение ядохимикатами воздуха, водоемов и почвы. Еще в 60-е годы в нашей стране была создана система гигиенических реко­мендаций использования пестицидов, направлен-ная па предупрежде­ние их опасности для населения. Эта система предусмат-ривает соблюдение правил техники безопасности обслуживающего персона­ла, гигиенический надзор за продуктами питания, нормативы содержа­ния пестицидов и методы их индикации в пищевых продуктах. Все пести­циды, рекомендуемые для вне­дрения в сельскохозяйственное производство, проходят предваритель­ную токсиколого-гигиеническую оценку параллельно с оценкой био­логической активности. В соответствии с гигиеническими требованиями в народное хозяйство внедряются прежде всего препараты малотоксич­ные для теплокровных животных и человека. Особенно жестким отбор пестицидов должен быть для частного сектора.

Предпочтение следует отдавать пестицидам наименее устойчивой фор-мы. Необходимо стремиться к уменьшению расхо­да ядохимикатов. Следует правильно использовать погодные условия для проведения авиаобработки, преимущественное применение метода оп­рыскивания вместо опыливания, использование специальных средств, уменьшающих снос аэрозоля. Особенно ответственной является хими­зация тепличного производства, где при нарушении установленных рег­ламентов создаются условия для болезней обслуживающего персонала и ухудшения качества продукции.

Продукты, содержащие остатки высокотоксичных пестицидов выше допустимых остаточных количеств в питании, не используются. Исклю­чение составляют пищевые продукты, содержащие препараты, разру­шающиеся при термической обработке. Продукты, содержащие пестициды с выраженной способностью к кумуляции, независимо от их токсичности опасны в связи с воз­можностью хронических отравлений. Они могут быть использованы в питании лишь кратковременно, если их остатки превышают допус­тимые остаточные количества не более чем в 2 раза. Партия таких продуктов должна быть рассредоточена так, чтобы население дан­ного пункта питалось ими не более 8-10 дней. Запрещается исполь­зование этих продуктов для детей, беременных, кормящих женщин и больных людей.

В течение ряда лет наметился стереотипный набор продуктов, в которых обнаруживается наиболее широкий спектр пестицидов. По ко­личеству пестицидов приоритетное место занимают картофель, лук реп­чатый, капуста, огурцы, помидоры, морковь, свекла, яблоки, виног­рад, пшеница, ячмень, рыбы прудов и водохранилищ. Грамотно прове­денная кулинарная обработка способствует уменьшению содержания пестицидов в продуктах.

Азотистые минеральные удобрения. В последние десятилетия возникла серьезная проблема интенсив­ного загрязнения нитратами природных вод и сельскохозяйственной продукции в связи с возросшим применением азотсо-держащих мине­ральных удобрений. Важная роль в повышении урожайности принадлежит азотсодержащим минеральным удоб­рениям, поскольку с ним в почву вносится азот, который трансфор­мируется растениями в белковые соединения, необходимые для роста растений.

Представляет интерес судьба использованного растениями азота. Не­большая часть его подвергается денитрификации почвенными микро­бами и в виде газов аммиака, окислов азота или газообразного азота улетучивается в атмосферу. Другая часть азота усваивается почвенными микробами. Остав-шаяся наиболее значительная часть незакрепленного почвой азота уносится из плодородного слоя и безвозвратно теряется, загрязняя малые реки, пруды и другие поверхностные водоемы. Боль­шое беспокойство вызывает увеличение содержания нитратов в питье­вой воде, так как они более токсичны для человека, чем нитраты, получаемые с пищевыми продуктами.

Пищевой путь является основным для поступления нитратов в орга­низм человека. Основные источники поступления: овощи, картофель, бахчевые, фрукты (обычно до 70-80% суточного поступления нитра­тов), питьевая вода, мясные продукты. В ряде случаев ведущая роль при­надлежит питьевой воде.

Содержание нитратов в растениях зависит от их видовых и сортовых особенностей. Овощные растения существенно различаются по способ­ности аккумулировать нитраты. По этому признаку эти культуры мож­но расположить в убывающем порядке следующим образом: капуст­ные, маревые, сельдерейные, тыквенные, луковые, пас­леновые. Так, представите-ли двух семейств — луковые (лук репчатый) и пасленовые (томаты) — накапливают нитраты в 30-50 раз меньше, чем капустные и маревые. У корнеплодов наиболее высокое содержа­ние нитратов свойственно редису, редьке и столовой свекле, а мини­мальное — моркови. В различных частях растений количество нитратов бывает неодина­ковым. Так, внутренние литья капусты содержат нитратов меньше, чем верхние. Содержание нитратов в стеблях растений значительно выше, чем в листьях. Накопление нитратов в растениях зависит от погодных условий и характера почвы. При низких температурах накопление нитратов в рас­тениях заметно ниже, чем при высоких. Одни и те же дозы азотистых удобрений могут оказаться высокими в условиях холодного пасмурного лета и оптимальными при большом количестве солнечных дней. Недо­статочная освещенность приводит к тому, что в тепличных овощах, выращиваемых зимой, содержание нитратов в 4-6 раз выше, чем в овощах, выращиваемых в открытом грунте. Накопление нитратов в про­дуктах животного происхождения обусловлено потреблением животны­ми растений и воды, загрязненных этими веществами. Нитраты и нит­риты также попадают в колбасные изделия, копчености, сыры при их использовании в качестве пищевых добавок.

Избыточное применение азотсодержащих минеральных удобрений приводит не только к накоплению нитратов, но и к снижению пище­вой ценности продуктов растениеводства, что выражается в уменьше­нии содержания незаменимых аминокислот, углеводов, витаминов, ми­неральных солей и ухудшении вкусовых качеств. Высокий уровень нит­ратов в картофеле и овощах свидетельствует о низкой пищевой ценно­сти таких продуктов. Помимо токсических свойств самих нитратов и нит­ритов надо учитывать и возможность участия их в образовании нитрозаминов — сильных канцерогенов, т. е. веществ, способствующих разви­тию злокачест-венных новообразований. Избыточное применение удоб­рений способствует образованию этого токсического вещества. Обычно нитрозамины обнаруживаются в продуктах, которые были обработаны нитратами или нитритами. Наиболее часто нитрозамины обнаружива­ются в рыбопродуктах, мясных изделиях (копченая колбаса, ветчина, сухая колбаса, салями), солоде и пиве. Выяснено, что копчение с ис­пользованием дыма, содержащего окислы азота, способствует образо­ванию нитрозамина в мясных продуктах.

В зависимости от уровня нитратов в организме и дли­тельности воздейст-вия возникают острые и хронические отравления, которые чаще возникают у лиц, страдающих заболеваниями пищеварительной и дыхательной системы.

Повышенные количества нитратов и нитритов вызывают:

1. нарушение функции ферментных систем и пищеварения;

2. иммунологические расстройства;

3. отрицательное влияние на обмен веществ;

4. отрицательное влияние на течение беременности и роды, рож­дение неполноценных детей.

Ряд факторов значительно усиливает отрицательное воздействие ксенобиотиков на организм человека, в том числе нитратов и нитритов:

1. недостаточное, несбалансированное питание населения;

2. постоянное и чрезмерное воздействие многочисленных токсичес­ких соединений как следствие экологического неблагополучия в стране;

3. хроническое стрессовое состояние населения вследствие возрас­тающей социальной напряженности.

Некоторые меры профилактики отравлений нитратами, нитрита­ми и нитрозаминами:

1. при применении азотсодержащих минеральных удобрений не­обходим контроль за накоплением нитратов и поиск путей снижения их содержания в продуктах растительного и животного происхожде­ния;

2. для снижения содержания нитратов в растениях лучше использо­вать медленно действующие удобрения, которые могут постепенно ра­створяться и поэтому обеспечивают питание растений в течение веге­тационного периода (водорастворимые удобрения в капсу­лах);

3. при созревании овощей уровень нитратов в них снижается. По­этому не рекомендуется убирать урожай слишком рано, до достижения растениями физиологической зрелости, когда накопление нитратов более выражено, а качество продукции ниже;

4. гигиенический контроль за содержанием нитратов в продуктах;

5. строгое соблюдение правил агротехники: подбор соответствую­щих сортов сельскохозяйственных культур, выбор оптимальных доз азотистых удобрений в зависимости от ряда местных условий и дробного внесения их с учетом вегетационного периода, характера почв, погод­ных условий.

Выполнение всех этих условий не требует больших материальных затрат, однако существенно влияет на качество сельскохозяйственной продукции, снижает содержание в ней нитратов и нитритов до допусти­мого уровня. Все лица, работающие с минеральными удобрениями, должны хо­рошо знать правила техники безопасности и быть обеспечены средства­ми индивидуальной защиты; все работы с удобрениями должны быть максимально механизированы. Решение проблемы снижения содержания нитратов в продуктах дол­жно проводиться по трем направлениям: на этапе выращивания и уборки сельскохозяйственной продукции, на этапе хранения и в процессе ку­линарной обработки пищевых продуктов.