Эколого-токсилогические нормативы

1.Тяжелые металлы.

Нитраты. Нитриты. Пестициды. Диоксины. Бензапирены. Полихлорбифенилы.

Регуляторы роста растений. Лекарственные средства. Продукты жизнедеятельности вредителей.

Афлотоксины и другие микотоксины.

Пестициды и их остаточные количе­ства. В агроэкосистемы наряду с удоб­рениями поступают различные хими­ческие соединения, используемые в ка­честве средств защиты растений от сор­няков, болезней и вредителей и именуемые в целом пестицидами. Осо­бое беспокойство вызывает возмож­ность загрязнения почв, воды, расте­ний, в том числе урожая и продуктов его переработки, остаточными количества­ми пестицидов.
Пестициды могут приводить к образованию злокачественных опухолей у человека. Примерно 70 % применяемых соединений попадает в организм чело­века с мясом, молоком и яйцами, а 30 % — с растительной пищей.
Основная причина накопления оста­точных количеств пестицидов в продук­тах — нарушение правил и регламентов применения препаратов (завышение ре­комендуемых доз, нарушение сроков обработки сельскохозяйственных куль­тур, неправильный выбор препаратив­ной формы и способа применения и т. п.).
При оценке возможности допуска но­вого препарата проводят экотоксикологическую проверку. При этом следует делать упор не только на выявление ха­рактерных особенностей поведения пес­тицида в окружающей среде, но и на его действие, на растения и животных в про­цессе их биологического развития, т. е. контроль должен распространяться и на качество конечной продукции, исполь­зуемой для питания. Необходимо знать все процессы прохождения загрязняю­щих веществ через организм растений и животных, питающихся этими растения­ми
Критерием оценки содержания пес­тицидов является ПДК или ДОК. В раз­ных странах эти нормативы неодинако­вы, что затрудняет обмен продоволь­ствием. Основная причина таких разли­чий —использование разных методов определения остаточных количеств пре­паратов и продуктов их распада.
Наиболее часто в пищевых продук­тах содержатся остатки дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ) и изомеров гексахлорциклогексана (ГХЦГ). В то же время фосфорорганические пестициды не­стабильны, практически не накаплива­ются в продуктах питания.
Пестициды могут влиять на обмен­ные процессы в растениях, что сказыва­ется на химическом составе и пищевой ценности продукции. При соблюдении всех правил применения средств хими­зации негативных изменений в составе и содержании питательных элементов в растениях не происходит, а накопление пестицидов в продукции не превышает ПДК.
Для того чтобы избежать возможнос­ти аккумуляции остаточных количеств пестицидов в Окружающей среде, сни­зить риск возникновения резистентных видов вредных организмов, необходимо чередовать препараты с разным меха­низмом действия. Использование от­дельных эффективных приемов защиты растений не обеспечивает долговремен­ного подавления вредных организмов, необходима интегрированная защита растений, когда химические методы со­четаются с биологическими и агротех­ническими мероприятиями.
Растения по степени накопления ос­таточных количеств хлорорганических пестицидов (ХОП) в продуктивных органах располагаются в следующем по­рядке: морковь > петрушка > картофель > свекла > многолетние травы >томат > кукуруза > капуста белокочанная. В корнеплодах ХОП накапливаются в ос­новном в кожуре и в меньших количе­ствах — в мякоти. Накопление пестици­дов и продуктов их распада в пищевой продукции связано с процессами мета­болизма, с биохимическим составом ра­стений. Длительному сохранению хи­мических средств защиты растений в зерне, плодах и ягодах способствует на­личие в продукции моносахаридов и по­лисахаридов, которые являются стаби­лизаторами токсикантов (в фармаколо­гии это свойство сахаров используют для приготовления таблеток).
Сорта картофеля с большим количе­ством крахмала лучше накапливали и сохраняли фунгицид ридомил МЦ. После 8 мес. хранения клубней содержа­ние этого вещества в 270 раз превышало максимально допустимый уровень.
Основную роль в устойчивом функ­ционировании агроэкосистем играют почвы с их уникальными свойствами и способностью к самоочищению от заг­рязняющих веществ, в том числе и от остаточных количеств пестицидов. Важ­ными факторами в процессах трансфор­мации загрязняющих веществ являются гранулометрический состав, содержа­ние гумуса в почве и его состав. Гумус инактивирует продукты распада пести­цидов и препятствует тем самым загряз­нению экосистем. Вместе с тем сорби­рованные гумусовыми соединениями ксенобиотики могут сохраняться в по­чве длительное время, представляя по­стоянную угрозу токсикации отдельных компонентов экосистем.
Хлорорганические пестициды в тече­ние нескольких десятилетий занимали одно из первых мест по масштабам ис­пользования в сельском хозяйстве Рос­сии. ХОП устойчивы к высокой темпе­ратуре, солнечной радиации, действию сильных кислот и щелочей. Они характеризуются прочностью образуемых хи­мических связей, слабой растворимос­тью в воде. Эти свойства предопределя­ют длительное сохранение препаратов в окружающей среде (период полураспада в почве 10... 15 лет), способность цирку­лировать в природе и распространяться на большие расстояния, загрязняя при­родные компоненты. Существует два пути поступления ХОП в экосистемы:

1) выпадение с осадками в результате глобального переноса воздушных масс в направлении с запада на восток в Се­верном полушарии;

2) многолетнее применение на полях ДДТ и ГХЦГ (второй путь — основной).
Длительное применение ХОП при­водит к значительному накоплению как самих препаратов, так и их метаболитов. Так, в пойме Оки содержание ХОП в пахотном слое достигло 0,08...0,15 мг/кг почвы. Кроме того, остатки стойких пестицидов по­ступали в геохимический подчиненный пойменный ландшафт с поверхностным стоком. Твердый сток вместе с сорбиро­ванными остатками этих препаратов при замедлении скорости потока на пойме оседал в притеррасных и при­озерных понижениях, на дне озер в виде ила. Несмотря на низкую концентрацию ХОП в воде озер, эти вещества и их метаболиты в значительных количе­ствах накапливаются в иле, планктоне, рыбе, питающейся планктоном. При использовании в пищу такой рыбы ядо­витые вещества попадают в организм человека. Круг замыкается.
Наибольшее количество загрязняю­щих веществ накапливается в органах выделения рыб (печень, почки). Значи­тельное количество загрязняющих ве­ществ обнаружено в мозге, икре, а наи­меньшее — в мышцах (рис. 23.10).
Накопление остаточных количеств пестицидов в организме рыб, обитаю­щих в Оке, существенно ниже, чем у обитающих в озерах-старицах. Причи­ны — достаточно сильное течение в реке и стоячая вода в старицах. На при­мере рыб наглядно прослеживается процесс концентрации различных инг­редиентов, в том числе нежелательных, по мере продвижения по трофической цепи.
После многолетней обработки тайги против клещей 10%-ньш раствором ду­ста (доза 5 кг/га) в речной воде остатков ХОП не обнаруживалось. В донных же отложениях содержание их составляло 0,01...0,37 мг/кг, а в речной рыбе -0,09...4,24 мг/кг.
В процессе биоаккумуляции многократно (до сотен тысяч раз) повышается концентрация пестицидов от основания к вершине экологической пирамиды. Например, при концентрации препара­та ДДТ в воде 0,000003 единицы в план­ктоне она достигает 0,04; в мелкой рыбе, питающейся планктоном, — 0,5; в крупной рыбе, поглощающей мел­кую, — до 2 и у птиц, кормящихся круп­ной рыбой, — до 25 единиц.
Сравнение отдельных видов рыбы показывает, что больше всего загрязне­ны печень, мышцы и органы воспроиз­водства чехони, окуня и белоглазки. Гу­стера, голавль и лещ отличаются срав­нительно низким содержанием хлорорганических соединений.
Использование озер-стариц для рыбно хозяйственных нужд (как это издавна было на Руси) далеко не всегда целесо­образно при сложившихся технологиях использования пестицидов в процессе выращивания овощных культур. Реаби­литация озер-стариц и всей гидрогра­фической сети, пойменных агроландшафтов, направленная на очищение воды от остатков ХОП, должна рассмат­риваться как важный элемент конструи­рования оптимальных агроэкосистем, как одно из условий полноценного ис­пользования ресурсного потенциала.
«Дозволено лишь то, что подобает», — писал И. В. Гёте. Применительно к экологическим проблемам этот тезис означает необходимость учета природ­ных закономерностей в деятельности человека. В противном случае человек сам становится игрушкой природы. Любопытно вспомнить высказывание Ф. Энгельса: «Не будем, однако, слиш­ком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те послед­ствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очередь совсем дру­гие, непредвиденные последствия, ко­торые очень часто уничтожают значе­ние первых». История применения пе­стицидов, особенно ДДТ, наглядно ил­люстрирует сказанное.
ДДТ появился в середине 40-х гг. XX в. Препарат сразу же затмил другие химикаты как самый эффективный. Швейцарский исследователь П. Мюл­лер в 1948 г. за синтез ДДТ получил Но­белевскую премию. В первые годы пос­ле второй мировой войны ДДТ реко­мендовали применять при выращива­нии всех культур, он считался совершенно безопасным. А примерно через 10 лет было установлено, что кормовые культуры, обработанные ДДТ, опасны не только для самих коров, но и для телят. Поступая с молоком, ДДТ вызывал у телят серьезные нарушения здоровья (расстройство нервной систе­мы). В 70-х гг. XX в. выяснилось, что ДДТ и его производные обладают мута­генным действием, нарушающим на­следственность. При этом негативное воздействие пестицида существенно усиливается его метаболитами.
В конце 60-х — начале 70-х гг. XX в. препарат и его производные были обна­ружены в жировых тканях и материнс­ком молоке, причем количество их в ма­теринском молоке оказалось гораздо выше, чем в коровьем.
Использование высокочувствитель­ных методов анализа позволило выяс­нить, что органохлориды, к которым от­носятся ДДТ и его метаболиты, — стой­кие вещества, способные продолжи­тельное время загрязнять окружающую среду, находясь в почве, воде или возду­хе и тем самым, участвуя в образовании опасных пищевых цепей.
Среди пестицидов обнаружено нема­ло веществ, обладающих канцероген­ным действием. Попадая в организм, они могут вступать в реакции нитрозирования, образуя канцерогенные соеди­нения. Кроме того, канцерогенность препаратов во многом объясняется на­личием канцерогенных примесей. Так, в препарате 2,4-Д содержится до 14мг/кг НДМА, а в трефлане — до 500 мг/кг.
При распаде пестицидов в растениях могут образовываться различные соеди­нения (метаболиты), вступающие в ре­акции нитрозирования. Об этом свиде­тельствует обнаружение в растительных тканях N-нитрозосимазина и М-нитрозоатразина, представляющих канцеро­генную опасность. Хлорорганические соединения и препараты диоксинового синтеза, которые сохраняются длитель­ное время в почве, могут попадать в цепи питания человека и животных. В связи с этим необходимо нормирование содержания стойких пестицидов не только в пищевых продуктах, но и в по­чвах. Если содержание пестицидов в по­чве выше ПДК, то некоторые культуры (морковь, петрушка, картофель) не ре­комендуется выращивать на данном поле, поскольку часть препаратов может накапливаться в товарной части урожая.
Остаточные количества 2,4-Д обна­ружены в кормах и рыбе. Достаточно высокое содержание данного гербицида выявлено в молоке и незначительное - в зерне злаков (мг/кг):
Зерновые 0,02 Рыба 0,30
Картофель 0,04 Молоко 0,09
Овощные 0,05 Корма 0,34
Отдельное направление биологичес­кой защиты — использование препара­тов на природной (чаще всего расти­тельной) основе. Следует помнить и о некоторых общедоступных приемах. Так, высушенные и измельченные лис­тья картофеля, помещенные с клубнями в хранилище, снижают на 40 % потери продукта при хранении. Настой зелено­го перца с чесноком или табаком весьма эффективен против колорадского жука.
Важно также учитывать потенциаль­ные возможности самоочищения и са­мовосстановления экосистем и их ком­понентов. Огромное количество пести­цидов, циркулирующих в биосфере, в конечном итоге осаждается в почве, влияя на качество сельскохозяйствен­ных продуктов. Дальнейшая судьба ксе­нобиотиков, самоочищение агрофитоценозов от них зависят от свойств по­чвы, главным образом от ее биологи­ческой активности. Микроорганизмы, выделяющие ферменты, играют основ­ную роль в процессах разложения пес­тицидов в почве. Так, разложение пре­парата 2,4-Д в нестерильной почве про­исходит в несколько раз быстрее, чем в стерильной.
При отсутствии воздействия светово­го фактора (фоторазложение) на долю микробного разложения 2,4-Д прихо­дится около 70 %. Следовательно, под­держание условий, необходимых для нормальной жизнедеятельности микро­организмов, способствует ограничению поступления пестицидов в выращивае­мую продукцию.
Регуляторы роста растений. Синтетические регуляторы роста производят химическим или микробио­логическим путем. В основном они яв­ляются малостойкими веществами с пе­риодом полураспада около 1 мес.
Степень опасности большинства ис­кусственных регуляторов роста для рас­тительных и животных организмов практически не изучена. Отсутствует систематизированная информация о механизме действия этих препаратов на растения и животных. Между тем уста­новлена способность накопления неко­торых регуляторов в организме.
Низкие концентрации регуляторов роста обычно не обнаруживаются с по­мощью применяемых методов хими­ческого анализа (газовая хроматогра­фия, хроматография в тонком слое). В то же время более чувствительный иммуноферментный анализ позволяет ус­тановить наличие регуляторов роста. Иммуноферментный анализ свиде­тельствует об изменении процессов синтеза белка, приводящем к появле­нию дефектных белков. Предполагает­ся также возможность негативного влияния регуляторов, связанная с на­рушением внутриклеточного обмена и образованием токсичных соединений. Кроме того, остаточные количества ре­гуляторов роста растений в продоволь­ственном сырье и пищевых продуктах могут сами проявлять токсичные свой­ства.
Регуляторы роста растений представ­ляют опасность для человека, поэтому необходимо создание таких технологий, которые исключали бы попадание этих веществ в продукты питания.
Продукты жизнедеятельности вреди­телей. Вредители не только снижают продуктивность сельскохозяйственных культур, но и существенно ухудшают качество урожая. При этом изменяются химический состав и вкусовые свойства продуктов питания.
Вредители причиняют прямой и кос­венный ущерб. К прямому ущербу отно­сятся потери массы продукции, ухудше­ние ее качества, снижение посевных ка­честв семенного материала, загрязнение продуктами жизнедеятельности, в том числе экскрементами. Косвенные по­вреждения связаны с тем, что вредители могут вызывать самосогревание зерна и перемещение влаги в зерновой массе. Вредители способствуют распростране­нию микрофлоры, иногда переносят возбудителей болезней человека или сами вызывают болезни человека и жи­вотных.
Гусеницы плодожорки, поражая плоды яблони, выделяют экскременты, в составе которых содержатся вещества, обладающие канцерогенным действи­ем. Эти вещества называют инсектотоксинами. Инсектотоксины — продукты жизнедеятельности вредителей, выде­ляемые ими при поражении растений и обладающие токсическим (канцероген­ным) действием на человека и живот­ных.
Амбарный долгоносик поражает зер­но ржи, пшеницы, ячменя, кукурузы и продукты его переработки. Поврежден­ное зерно непригодно для употребления в пищу, так как может вызывать рас­стройство органов пищеварения, воспа­ление кишечника. При поражении зер­на малым мучным хрущаком мука ста­новится комковатой, приобретает не­приятные вкус и запах. Такая мука вредна для человека и животных и под­лежит уничтожению. Личинки зерново­го точильщика проникают внутрь зер­новки, развиваются там, выделяют экс­кременты. При сильном заражении в зерновой массе накапливается много фекальной пыли, которая имеет медо­во-плесенный запах, характерный для заражения зерна точильщиком. Зерно­вой точильщик повреждает зерно пше­ницы, риса, овса, ржи, сорго, кукурузы и гречихи. В зерне с повышенной влаж­ностью развивается мучной клещ. Зер­но, поврежденное клещом, имеет не­приятный медовый запах и вредно для человека.
Широко распространенный вреди­тель гороха — гороховая зерновка. Ли­чинка жука внедряется в горошину и там развивается до жука. Поврежденное зерно, заполненное экскрементами, нельзя использовать в пищу и на корм животным, так как в нем содержится вредный алкалоид — кантаридин.
Для уменьшения повреждения про­дукции ученые выводят устойчивые к вредителям сорта. Важно тщательно контролировать зараженность различ­ных объектов, предупреждать зараже­ние продукции, создавать условия, ис­ключающие или ограничивающие раз­витие вредных организмов.
Система профилактических мероп­риятий, направленных на сокращение потерь продукции от вредителей, долж­на предусматривать:

♦ хранение зерна и продуктов его переработки только в специальных хранилищах;
♦ полное соот­ветствие таких хранилищ требованиям оптимального хранения продукции;
♦ по­стоянную очистку и предварительную подготовку хранилищ для хранения продукции;
♦ удаление из хранилищ от­ходов, сжигание или захоронение их в специально отведенных местах;
♦ макси­мальную очистку от вредителей и соот­ветствующую обработку продукции пе­ред ее закладкой на хранение.
Рекомендуемые меры по предупреж­дению заражения продукции вредителя­ми заметно сдерживают расселение вредных организмов и существенно сни­жают вероятность загрязнения и порчи зерна продуктами жизнедеятельности вредителей.