экология человека

Другие компоненты пестицидов - ртуть и мышьяк полностью не разрушаются практически никогда: они циркулируют в экосистеме или оказываются захороненными в иле

Неодинаковая химическая стойкость различных пестицидов предопределяет как уровень их остаточных количеств в объекте биосферы, так и динамику их миграции в биологической пищевой цепи.

Поступление с пищей предельно допустимых остаточных количеств пестицидов, как правило, не приводит к острым отравлениям. Оно проявляет себя растянутым во времени хроническим действием со слабо выраженными признаками, либо практически никак не проявляет.

Непосредственный контакт с пестицидными препаратами, потребление продукции в высоким их содержанием могут стать причиной острых отравлений и даже гибели людей. По данным ООН, ежегодно почти у 1 млн человек регистрируют отравления пестицидами, применяемыми при обработке сельскохозяйственных культур, из них около 40 тыс. человек погибают. При этом, следует отметить, что число острых отравлений, вызванных пестицидами, как правило, не превышает 10% общего числа острых отравлений. Так же по данным ООН, из общего числа отравлений химическими средствами со смертельным исходом в мире на долю пестицидов приходится 2,6%.

Таким образом, пестициды казалось бы нельзя отнести к химическим средствам, представляющим ощутимую реальную опасность в повседневной жизни человека. В то же время, существует опасность косвенного (через миграционные, пищевые цепи) влияния пестицидов на здоровье человека и его наследственный аппарат, только токсиколого-гигиенические проблемы, с которыми сталкивается человек при применении пестицидов, носят хронический характер.

Вторая - это способность вредителей становиться устойчивыми к пестицидам: пестициды перестают их убивать. Многие вредные насекомые в результате постоянного контакта с пестицидами приобретают или условно оборонительные рефлексы, или среди них формируются устойчивые к пестицидам популяции. Это происходит в результате мутаций, возникающих у некоторых особей среди бесчисленного потомства, появляющегося ежегодно. По данным ФАО в мире уже зарегистрировано около 450 видов вредных для растений насекомых, грызунов, нематод, у которых выработалась резистентность к различным химическим пестицидам, часто к нескольким. Приходится повышать концентрацию пестицидов, что в свою очередь, приводит к увеличению остаточных их количеств в продуктах питания. Кроме того, развитие устойчивости у насекомых поставило под угрозу успешное использование пестицидов для борьбы с насекомыми - переносчиками заболеваний. Например, комары стали невосприимчивы сначала к ДДТ, а потом к пропоксуру, который заменил ДДТ. Сейчас снова наблюдается рост числа заболеваний малярией.

Третья проблема, связанная с использованием пестицидов, заключается в том, что после химического подавления вредителей они не только возвращаются но и могут появится в гораздо больших количествах, то есть возрождаться. Еще больше осложняет ситуацию неожиданное интенсивное размножение популяций насекомых, не вызывающих ранее беспокойства ввиду своей малочисленности. Это называется вторичными вспышками численности.

В целом, для снижения остаточных количеств пестицидов в пищевом сырье и продуктах необходима тщательная кулинарная обработка и технологическая переработка сельскохозяйственной продукции.

Антибиотики

Антибиотики - специфические продукты жизнедеятельности или их модификации, обладающие высокой физиологической активностью по отношению к определенным группам микроорганизмов (вирусам, актиномицетам, грибам, бактериям, водорослям или протоза) или злокачественным опухолям, избирательно задерживая их рост или полностью подавляя их развитие.

Загрязнение пищевых продуктов антибиотическими веществами может произойти в результате:

· лечебно-ветеринарных мероприятий сельскохозяйственных животных;

· использование антибиотиков в кормопроизводстве;

· применения антибиотиков в качестве консервирующих веществ при производстве пищевых продуктов.

Роль антибиотиков в животноводстве особенно возросла при переходе к промышленной технологии выращивания скота и птицы. Изменение условий содержания животных по сравнению с выпасными, концентрация большого количества особей на небольших площадях, изменение структуры рациона животных - все это приводит к тому, что возникновение болезни лишь в небольшой части популяции может вызвать развитие эпизоотии. В этих условия х трудно переоценить ветеринарную роль антибиотиков для сохранения поголовья скота и птицы. В ветеринарии антибиотики используются для лечения таких заболеваний как: мастит, сибирская язва, пневмония и т.д.

В кормопроизводстве антибиотики используют в качестве кормовых добавок, стимулирующих рост животных. Антибиотические вещества в небольших количествах положительно влияют на обмен веществ животных и птицы, улучшают использование корма, снижают в определенных условиях потребность в белке, повышают резистентность организма, что в конечном итоге способствует ускорению роста животных.

Все производимые кормовые антибиотики должны отвечать следующим требованиям:

- не использоваться в терапевтических целях и не вызывать перекрестной резистенции бактерий к антибиотикам, применяемым в медицине;

- практически не всасываться в кровь из пищевого тракта;

- не менять своей структуры в организме;

- не обладать антигенной природой, способствующей возникновению аллергии.

Введение антибиотиков сельскохозяйственным животным может привести к загрязнению пищевых продуктов животного происхождения. Контроль за остатками антибиотиков имеет большое гигиеническое значение. При употреблении продуктов питания, содержащих антибиотики, изменяется кишечная микрофлора, что приводит к нарушению синтеза витаминов и размножению патогенных микробов в кишечнике и возникновению аллергических заболеваний. Наиболее сильными аллергенами являются пенициллин и тилозин.

В мясе, мясопродуктах, субпродуктах убойного скота и птицы контролируются как допущенные к применению в сельском хозяйстве кормовые антибиотики - гризин, бацитрацин, так и лечебные антибиотики, наиболее часто используемые в ветеринарии - антибиотики тетрациклиновой группы, стрептомицин, левомицетин.

В молоке и молочных продуктах контролируются такие антибиотики как левомицетин, пенициллин, стрептомицин, антибиотики тетрациклиновой группы.

Пенициллин относится к группе лактамных антибиотиков. Он оказывает антимикробное действие в отношении некоторых граммположительных бактерий (стафилококки, стрептококки и др.) и практически не активен в отношении граммотрицательных бактерий и дрожжей. По характеру действия на микроорганизмы пенициллин - бактериостатический, а в определенных концентрациях бактериоцидный антибиотик. Чувствительные к пенициллину микроорганизмы относительно легко и быстро приобретают устойчивость к антибиотику. У бактерий устойчивость к пенициллину сопровождается способностью образовывать фермент пенициллиназу.

При применении антибиотиков пенициллиновой группы наблюдается частое проявление аллергических реакций.

Стрептомицин относится к группе аминогликозидных антибиотиков, которая включает биологически активные соединения, содержащие в молекулах два или более аминосахара, которые связаны гликозидными связями с аминоциклитольным кольцом. Стрептомицин подавляет рост многих видов микроорганизмов.

К стрептомицину довольно легко появляется устойчивость, возникают формы бактерий, резистентные к антибиотику.

Токсичность стрептомицина сравнительно невелика. Для человека массой 60 кг токсическая доза этого антибиотика составляет около 6 г. Есть указания, что стрептомицин может оказывать определенное действие на эндокринную систему.

В группу антибиотиков тетрациклинового ряда входят вещества, имеющие близкое химическое строение. Тетрациклиновые антибиотики обладают широким антибиотическим спектром в отношении граммположительных и граммотрицательных бактерий, а также риккетсий, некоторые из этих антибиотиков используются в животноводстве как стимуляторы роста сельскохозяйственных животных и птиц. Ценность тетрациклиновых антибиотиков определяется их высокой биологической активностью и относительно низкой токсичностью.

Левомицетин (хлорамфеникол) относятся к группе ароматических антибиотиков. Левомицетин обладает широким антимикробным действием . Он подавляет развитие многих видов грамположительных и грамотрицательных бактерий, риккетсий, спирохет, хламидий и др. Некоторые микроорганизмы приобретают устойчивость к левомицетину, но резистентность развивается очень медленно.

Сохранение скоропортящихся продуктов питания - одна из важнейших проблем пищевой и консервной промышленности. Различные методы сохранения продуктов консервирование, сквашивание, замораживание и охлаждение применялись человеком издавна. Эти методы широко применяются и теперь. Однако известно, что при кипячении, консервировании, сквашивании и в меньшей мере при охлаждении замораживании продуктов питания изменяются их ценные свойства и особенно аромат, структура, питательная ценность и др.

Порча пищевых продуктов при хранении может вызываться развитием различных микроорганизмов: мицелиальные грибы, дрожжи, бактерии; действием ферментов и влиянием окислительных процессов, стимулируемых кислородом воздуха. Для борьбы с порчей пищевых продуктов используются различные физические и химические методы. Перспективным направлением является использование антибиотических веществ, которые в очень низких концентрациях обладают мощным биологическим действием, не проявляя токсичности в отношении животных и человека и препятствуя порче продуктов.

В группу низинов входят пять форм антибиотиков - низины А, В, С, D, Е. Наиболее биологически активный вариант - низин А. Низин - продукт жизнедеятельности группы молочнокислых стрептококков, естественным местом обитания которых является молоко, сыр, кисломолочные напитки, творог, простокваша и др.

Низин подавляет развитие ряда грамположительных и некоторых кислотоустойчивых бактерий, не оказывает влияния на грамотрицательные бактерии, дрожжи и плесневые грибы.

Низин нашел применение в пищевой промышленности в качестве консерванта некоторых скоропортящихся продуктов. Его применяют при консервировании томатов, зеленого горошка, цветной капусты, мяса, рыбы, молока, сыров и других продуктов. Безопасность использования низина при производстве пищевых продуктов обусловлена тем, что, имея полипептидную структуру, он быстро разрушается в организме человека до аминокислот ферментами пищеварительного тракта. Благодаря этому исключается возможность накопления низина в организме человека и появления резистентных к нему форм микроорганизмов.

Радионуклиды

Опасность внутреннего облучения обусловлена попаданием и накоплением радионуклидов в организм через продукты питания. Биологические эффекты воздействия таких радиоактивных веществ аналогичны внешнему облучению.

Наряду с испытаниями ядерного оружия, источниками загрязнения окружающей среды могут быть: добыча и переработка ториевых руд; получение уранового топлива; работа ядерных реакторов; переработка ядерного топлива с целью извлечения радионуклидов для нужд народного хозяйства; хранение и захоронения радиоактивных отходов.

Растения, используемые человеком и животными в пищу, по степени накопления радиоактивных веществ располагаются в следующем порядке: табак (листья) > свекла (корнеплоды) > картофель (клубни) > пшеница (зерно) > естественная травяная растительность (листья и стебли).

Полициклические и ароматические углеводороды (ПАУ)

Эти вещества канцерогенной природы широко распространены в окружающей среде и происходят из многих источников, представляя собой комбинации многоядерных ароматических углеводородов, которые включают такие соединения, как антрацен, бензантрацен, фенантрен, флуорен, пирен, бензапирен, хризен и другие, обнаруживаются в воде, воздухе, табачном и коптильном дыме, пищевых продуктах, бензиновом и дизельном выхлопных газах, а также при неполном сгорании топлива.

Канцерогенные углеводороды вызывают рак, как правило, при малой эффективной дозе в месте действия.

Канцерогенная активность реальных сочетаний ПАУ на 70-80% обусловлена бензапиреном. Поэтому по присутствию в пищевых продуктах и других объектах бензапирена можно судить об уровне их загрязнения ПАУи степени онкогенной опасности для человека.

Бензапирен попадает в организм человека даже с такими пищевыми продуктами, в которых существование канцерогенных углеводородов до настоящего времени не предполагалось. Он обнаружен в хлебе, овощах, фруктах, маргарине, растительных маслах, а также в оюжаренном кофе, копченостях и мясных продуктах, поджаренных на древесном угле.

Условия термической обработки пищевых продуктов имеют важное значение в накоплении бензапирена. В подгоревшей корке хлеба обнаружено до 0,5 мкг/кг бензапирена, его содержание в продуктах домашнего копчения может достигать 50 мкг/кг и более. Полимерные упаковочные материалы могут играть немаловажную роль в загрязнении пищевых продуктов ПАУ, особенно при наличии в продуктах элюэнтов. Так, например, эффективным элюэнтом ПАУ является жир молока, который экстрагирует до 95% бензапирена из парафино-бумажных пакетов или стаканчиков.

Сильное загрязнение продуктов ПАУ наблюдается при обработке их дымом. При исследовании солодового кофе было обнаружено большое количество канцерогенных веществ, которое намного превышает их содержание в жареных зернах.

Нормирование бензапирена осуществляется для копченых, мясных и рыбных продуктов, а также продовольственного сырья. Максимально допустимый уровень его содержания в этих продуктах составляет 0.001 мг/кг.

Диоксины и диоксиноподобные соединения

Диоксины и диоксиноподобные соединения обладают токсичностью, представляют реальную угрозу загрязнения пищевой продукции, включая питьевую воду.

Источниками загрязнения могут быть предприятия металлургической, целлюлозно-бумажной и нефтехимической промышленности. Наиболее опасный источник диоксинов - заводы, производящие хлорную продукцию, в том числе пестициды. В частности, речь идет о крупнотоннажных производствах 2,4,5 -трихлорфенола (ТХФ) и полихлорбифенола (ПБХ).

Непосредственными источниками интоксикации оказались 2,3,7,8 - тетрахлордибензо-п-диоксин (2,3,7,8 - ТХДД), образующийся как микропримесь при получении ТХФ, и 2,3,7,8 - тетрахлордибензофуран (2,3,7,8 -ТХДВ) - микропримесь ПХБ.

ТХДД - наиболее опасный яд для человека. Отличается высокой стабильностью, не поддается гидролизу и окислению, устойчив к высокой температуре (разлагается при 750С), действию кислот и щелочей, не воспламеняем, обладает высокой растворяемостью в жирах.

Наряду с ТХДД существует 22 изомера ТХДД, у ТХДВ -38 изомеров. Совокупность однороднозамещенных полихлор- и полибромдибензо-п-диоксинов и дибензофуранов включает 420 индивидуальных соединений. Аналогичное разнообразие наблюдается у полигалогенированных бифенилов. Однороднозамещенные ПБХ включают 209 гомологов и изомеров. Столько же изомеров входит в ряды полибромбифенолов (ПББ), однородно замещенных галогенированных азобензолов и их азоксианалогов. Такое количество высокоопасных диоксинов, циркулирующих во внешней среде, ставит серьезные проблемы в их идентификации, определении, методах обнаружения, установлении гигиенических нормативов.

При попадании в окружающую среду диоксины интенсивно накапливаются в почве, водоемах, активно мигрируют по пищевым цепям, особенно в ее жиросодержащих объектах.

В организм человека диоксины поступают в основном с продуктами питания (98-99% от общей дозы). Среди основных продуктов опасные концентрации этих веществ обнаруживаются в мясе, молочных продуктах и рыбе. Следует отметить способность диоксинов накапливаться в коровьем молоке, где их содержание в 40-200 раз выше, чем в тканях животного. Источниками диоксинов могут быть картофель, морковь, другие корнеплоды, так как основная часть диоксинов кумулируется в корневых системах растений и только 10% в наземных частях.

Допустимая суточная доза для человека, согласно рекомендации ВОЗ, - 10нг/кг. Аналогичный уровень принят и в России. ДСД является отправной точкой для нормирования содержания диоксинов в различных продуктах питания. Гигиеническими требованиями установлены максимально допустимые уровни содержания полихлорированных бифенилов в рыбе и рыбопродуктах, являющихся приоритетными по загрязнению этими контаминантами.

Остатки моющих средств

На любом этапе подготовки пищевых продуктов или производства продуктов чистые химикаты являются наиболее опасными химическими рисками. Остатки после чистки могут оставаться на посуде, трубопроводах, и оборудовании и переноситься прямо на пищевые продукты. Также пищевые продукты могут быть обрызганы ими во время уборки прилежащих объектов. Поэтому очень важно при проектировании системы безопасности, анализируя опасные факторы, также рассматривать процедуры уборки. Проблемы могут быть предотвращены использованием нетоксичных моющих средств для уборки везде, где это возможно. Также необходимо соответствующее обучение персонала, контроль процедур дезинфекции, проведение проверок оборудования после чистки.

Загрязнение продовольственного сырья и пищевых продуктов чужеродными веществами напрямую зависит от степени загрязнения окружающей среды. Исследования показывают, что наблюдается тенденция увеличения загрязненности окружающей среды, в том числе пищевых продуктов чужеродными веществами органической и неорганической природы. Чужеродные вещества, попадая в окружающую среду в результате деятельности человека (антропогенное загрязнение), накапливаются в почве, воде, атмосферном воздухе. По пищевым цепям чужеродные вещества попадают в организм человека, вызывая нарушения здоровья.

К наиболее опасным, с точки зрения распространения и влияния на здоровье, загрязнителям пищевых продуктов относят токсичные металлы, радионуклиды, пестициды, их метаболиты и продукты их метаболического распада, нитраты, нитриты и нитрозамины, полициклические ароматические углеводороды, стимуляторы роста сельскохозяйственных животных (гормоны, антибиотики) и другие соединения.

Токсичные (тяжелые) металлы. Металлы исключительно широко распространены в живой природе, и большинство из них, включая и так называемые тяжелые, являются незаменимыми пищевыми веществами. Из распространенных и потенциально опасных для здоровья человека тяжелых металлов только четыре - кадмий, ртуть, свинец, олово - могут быть безоговорочно отнесены к токсичным. Тяжелые металлы постоянно обнаруживаются в большинстве видов пищи, однако, для многих продуктов установлены предельно допустимые концентрации металлов. Наблюдающееся в последние годы нарастание уровня контаминации пищевых продуктов тяжелыми металлами и другими минеральными веществами - прямое следствие деятельности человека. Загрязнение пищи тяжелыми металлами происходит за счет выбросов промышленных предприятий и городского транспорта, применения в консервном производстве некачественных внутренних покрытий и нарушения технологии припоев, контакта с металлическими частями оборудования.

Радионуклиды. Радиоизотопы попадают в пищевые продукты в основном из почвы через растения, которые потребляет человек. Наибольшую опасность представляют стронций-90 и цезий-137. Стронций-90 может накапливаться в сахарной кукурузе, фасоли, картофеле и капусте. Употребление в качестве корма загрязненного стронцием-90 фуража приводит к накоплению его в костной ткани сельскохозяйственных животных, калия-40 - в мышцах, цезия-134 и 137 - в молоке и мышечных тканях. Все эти процессы наблюдались после аварии на Чернобыльской АЭС в загрязненных радионуклидами районах.

Пестициды, их метаболиты и продукты деградации. Химическая защита сельскохозяйственных растений от вредителей, болезней и сорняков значительно повысила и опасность неблагоприятных последствий широкого применения пестицидов, и попадание их остаточных количеств в пищу человека. Пестициды подразделяются на хлор-, фосфор-, ртутьорганические и прочие. К хлорорганическим пестицидам относится ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан), применение которого в настоящее время запрещено.

Описаны многочисленные случаи отравления пестицидами, обусловленные загрязнением пищевых продуктов - муки, сахара, орехов и других.

Наиболее безопасны пестициды, которые, во-первых, обладают малой токсичностью; во-вторых, малоустойчивы в окружающей среде и быстро подвергаются разложению; в-третьих, при деградации не дают высокотоксичных соединений; в-четвертых, не обладают кумулятивными свойствами и быстро метаболизируются в организме; наконец, не выделяются с молоком.

Нитраты, нитриты, М-нитрозосоединения. Нитраты (соли азотной кислоты), в частности, натрия, калия, аммония и кальция широко применяются в сельском хозяйстве в качестве высокоэффективных минеральных удобрений. Внесение нитратов в почву сопровождается их накоплением в тканях растений. Высоким содержанием нитратов (до 500 мг/кг) отличаются шпинат, салат, свекла, редька, редис, ревень, петрушка, сельдерей, укроп, бахчевые. С пищей может поступать более 100 мг нитратов в сутки. Нитраты малотоксичны, но они рассматриваются как предшественники нитрозосоединений, обладающих канцерогенным действием. Термическая обработка способствует снижению содержания нитратов в пищевых продуктах.

В зерновых и овощах в условиях повышенной влажности, а также в желудочно-кишечном тракте при участии микрофлоры нитраты восстанавливаются в нитриты (соли азотистой кислоты). Нитрит натрия широко используется в качестве консерванта (пищевая добавка) при приготовлении ветчины, колбас, мясных консервов. С пищей и питьевой водой в сутки может поступать до 13 мг нитритов. Нитриты токсичны. В кислой среде желудка, в кишечнике под действием микрофлоры и в других органах из нитритов могут образовываться нитрозамины.

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Среди широко распространенных в окружающей среде ПАУ канцерогенной активностью обладают бенз(а)пирен, 20-метилхолантрен и ряд других. Канцерогенное действие ПАУ проявляется в дозах, составляющих доли миллиграммов или даже микрограммы. ПАУ обнаруживаются в овощах, фруктах, кофе, маргарине, растительных маслах, копченостях и мясных продуктах, жаренных на углях. В больших количествах бенз(а)пирен содержится в продуктах домашнего копчения. ПАУ в пищевые продукты попадают главным образом при технологической и кулинарной обработке или из окружающей среды (промышленные сточные воды, отработанные газы двигателей внутреннего сгорания, сажа дизельного топлива, различные виды упаковочного материала).

Полихлорированные дифенилы (ПХД) и диоксины. ПХД - высокомолекулярные хлорсодержащие соединения, накапливаются в жирах и жиросодержащих продуктах питания. В литературе описаны случаи отравления ПХД. В Японии, например, отравление возникло в результате употребления загрязненного рисового масла.

Диоксины - самые опасные химические загрязнители окружающей среды и пищевых продуктов с канцерогенными и иммунотоксическими свойствами. Диоксины являются побочными продуктами производства пластмасс, пестицидов, бумаги. Они очень устойчивы в окружающей среде и накапливаются в жиросодержащих продуктах (масла и жиры, мясо, молоко).

Стимуляторы роста сельскохозяйственных животных. Широкое распространение получило применение в сельском хозяйстве различных стимуляторов роста животных мясных пород, прежде всего гормонов и антибиотиков. Важное практическое значение имеют анаболические гормоны и препараты, повышающие скорость прибавки веса животных. Для стимуляции роста сельскохозяйственных животных внедряются природные гормоны: эстрадиол, прогестерон, тестостерон, пролактин, простагландины, а также их синтетические аналоги.

Наряду с гормонами в животноводстве широкое применение нашли и антибиотики, оказывающие профилактическое антимикробное действие и способствующие тем самым более интенсивному росту и развитию животных. В то же время введение антибиотиков домашним животным может привести к контаминации ими пищевых продуктов животного происхождения. Остаточные количества антибиотиков, в частности, пенициллин, тетрациклины, обнаружены в молоке, мясе и продуктах из них. Наличие остаточных количеств антибиотиков в пищевых продуктах может приводить к возрастанию числа аллергических реакций, случаев непереносимости антибиотиков среди населения, изменению микрофлоры кишечника и полости рта.