Нитриты и нитраты

Введение 

Нитраты и нитриты - естественные неорганические ионы азота, встречаются  в почве, в воде и в некоторых  пищевых продуктах, являются естественной частью человеческой диеты.

Употребляя питьевую воду или еду из мест, содержащих азотные  удобрения, люди

могут подвергаться воздействию  высоких уровней нитратов и нитритов. Одним из наиболее опасных последствий  нитратов для здоровья является - метгемоглобинемия - окисление молекулы железа в гемоглобине, которая приводит к блокировке транспортировки  кислорода кровью, нарушая её функцию  в процессе дыхания.

Особенно остро этому  подвержены младенцы в возрасте до 4-месячного возраста.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Что такое нитраты и  нитриты?

Нитраты (NO3) и нитриты (NO2) - это неорганические ионы которые  образуются в процессе естественного  круговорота азота в природе. Наиболее распространены нитраты в  качестве обычных азотсодержащих удобрений - селитры (например, нитрат калия и  нитраты аммония).

Как образуются нитраты и  нитриты, как они попадают в окружающую среду?

Нитриты легко окисляются и становятся нитратами, которые  наиболее часто встречается в  подземных и поверхностных водах.

Нитрат-содержащие соединения, как правило, легко растворимы в  воде и легко попадают в грунтовые  воды.

Микробы перерабатывают органические отходы человека и животных в почве  и воде, образуя аммиак, который  затем окисляется в нитриты и  нитраты.

Почему нитраты и нитриты  вредны для здоровья?

Чрезмерное содержание нитратов или нитритов может привести к  острой метгемоглобинемии - опасному для  здоровья состоянию.

Гемоглобин в крови  переносит кислород от легких к тканям и переносит углекислый газ обратно  к легким.

Нормальный гемоглобин содержит железо в состоянии Fe2 + (черный оксид). Чрезмерное количество нитратов переводит  его в состояние Fe3 + (красно-коричневый оксид), что является аномальной формой для гемоглобина, поскольку он теряет способность снабжать ткани организма  кислородом (гипоксия).

Метгемоглобинемия может  вызвать цианоз (посинение кожи) конечностей / туловища, слабость и  учащенное сердцебиение. Прогрессирующая  метгемоглобинемия приводит к угнетению  центральной нервной системы, вызывает головные боли, головокружение, хроническую  усталость, затрудненное дыхание и  тошноту. Тяжелая форма метгемоглобинемии  приводит к хронической сонливости, кратковременным потерям сознания, нарушению сердечного ритма, шокам, судорогам, коме и, в крайнем случае, к смертельному исходу.

Нитрат и нитрит содержащие препараты могут вызвать гипотонию (пониженное артериальное давление).

Воздействие нитратов может  увеличить риски осложнений при  беременности, таких как анемия, преждевременные роды и преэклампсия.

Могут ли нитраты и нитриты  способствовать развитию рака?

Международное агентство  по изучению рака (МАИР) не относит нитраты  к канцерогенам.

Тем не менее, ряд метаболических реакций нитритов может привести к образованию нитрозосоединений, некоторые из которых могут вызывать рак.

Как нитраты и нитриты  влияют на детей?

В некоторых случаях метгемоглобинемия  плода может быть серьезной проблемой  младенцев. Повышенная щелочная среда  желудочно-кишечного тракта младенца способствует развитию нитрат бактерий, особенно в желудке и особенно после употребления загрязненной воды.

Желудок взрослого человека, как правило, имеет слишком кислую среду, чтобы способствовать значительному  росту таких бактерий.

Дети в возрасте до 4-месячного  возраста особо подвержены влиянию  нитритов, группу риска составляют те дети, детское питание которых  разбавляется водой из загрязненных нитратами сельских источников. Часть  гемоглобина у детей раннего  возраста находится в форме фетального гемоглобина из которого нитриты  могут легче генерировать метгемоглобин, чем у взрослых. Таким образом, дети в возрасте до 4-месячного возраста, особенно недоношенные дети, наиболее восприимчивы к такому воздействию.

В районе 30-й недели беременности, будущая мама и ее плод могут быть более чувствительны к токсичности  нитритов и нитратов.

Как семьям снизить риск воздействия нитратов и нитритов?

Избегайте употребления воды и продуктов питания с высоким  содержанием нитратов и нитритов.

Тщательно следите за содержанием  воды, особенно в районах, где используется большое количество азотсодержащих удобрений

Как определить уровень нитратов в продуктах питания?

Для измерения уровня нитратов во фруктах и овощах вы можете купить специальный прибор - нитрат-тестер.

Содержание и накопление нитратов в растениях

Само по себе присутствие  нитратов в растениях — нормальное явление, т. к. они являются источниками  азота в этих организмах, но излишнее увеличение их крайне нежелательно, т. к. они (как мы уже знаем) обладают высокой токсичностью для человека и домашних животных.

Нитраты в основном скапливаются в корнях, корнеплодах, стеблях, черешках и крупных жилках листьев, значительно меньше их в плодах.

Нитратов также больше в зеленых плодах, чем в спелых. Больше всего нитратов содержится в  салате (особенно в тепличном), в  редьке, петрушке, редисе, столовой свёкле, капусте, моркови, укропе:

в свекле и моркови больше нитратов в верхней части корнеплода, а в моркови также и в его сердцевине;

в капусте — в кочерыжке, в толстых черешках и в верхних листьях.

Выяснено также, что у  всех овощей и плодов больше всего  нитратов содержится в их кожице.

По способности накапливать  нитраты овощи, плоды и фрукты делятся на 3 группы :

- с высоким содержанием (до 5000 мг/кг сырой массы): салат, шпинат, свекла, укроп, листовая капуста, редис, зелёный лук, дыни, арбузы;

- со средним содержанием (300 – 600 мг): цветная капуста, кабачки, тыквы, репа, редька, белокочанная капуста, хрен, морковь, огурцы;-

с низким содержанием (10 – 80 мг): брюссельская капуста, горох, щавель, фасоль, картофель, томаты, репчатый лук, фрукты и ягоды.

С физиологической точки  зрения количество нитратного азота  в растениях определяется соотношением:

- процессов поглощения;

- транспорта;

- ассимиляции;

- распределения его в разных органах и частях растения.

И все эти процессы обусловлены  совокупностью почвенно-экологических  условий, агротехнических и генетических факторов.

Таким образом, накопление нитратов в растениях зависит от комплекса причин:

1. от биологических особенностей самих растений и их сортов. Выяснено, что больше всего нитратов содержится в редисе сорта “Красный великан” по сравнению с другими её сортами (“розовый с белым кончиком”, “жара” и др.).
2. от возраста растений: в молодых органах их больше (кроме шпината и овса). Меньше накапливается нитратов в гибридных растениях. Нитратов больше в ранних овощах, чем в поздних.
3. от режима минерального питания растений. Так, микроэлементы (особенно молибден) снижают содержание нитратов в редисе, редьке и цветной капусте; цинк и литий — в картофеле, огурцах и кукурузе. Уменьшается содержание нитратов в растениях и в результате замены минеральных удобрений на органические (навоз, торф и др.), которые постепенно разлагаются и усваиваются растениями. Органические удобрения положительно влияют на капусту, морковь, свеклу, петрушку, картофель, шпинат. Нерациональное, халатное использование химических удобрений, чрезмерные дозы их приводят к сильному накоплению нитратов, особенно в столовых корнеплодах.

Содержание нитратов возрастает сильнее при использовании нитратных  удобрений (KNO3, NaNO3, Ca(NO3)2), чем при  употреблении аммонийных. За последние  годы (по словам руководителя лаборатории  пищевой токсикологии института  питания Т. С. Хотимченко) произошло  существенное снижение нитратов в продуктах  отечественного растениеводства по причине меньшего использования  химических удобрений в виду их дороговизны. Если в 1988 – 89 годах ПДК по нитратам превышал 15% у овощей, то теперь — не более 3%.

- от факторов окружающей среды (температуры, влажности воздуха, почвы, интенсивности и продолжительности светового освещения):

- чем длиннее световой день, тем меньше нитратов в растениях;

- при влажном и холодном лете количество нитратов увеличилось в 2,5 раза.

- при повышении температуры до 20 °С количество нитратов снизилось в столовой свекле в 3 раза. Нормальная освещённость растений снижает содержание нитратов, поэтому в тепличных растениях нитратов больше.

Азотистые удобрения и  почва.

Нитратные формы азота  почвой не поглощаются, поэтому они  легко могут вымываться атмосферными осадками и поливными водами.

Аммиачные формы азота  поглощаются почвой, но после их нитрификации приобретают свойства нитратных удобрений. Частично аммиак может поглощаться почвой необменно. Необменный, фиксированный аммоний, растениям доступен в малой степени. Кроме этого, потеря азота удобрений  из почвы возможна в результате улетучивания азота в свободной форме или  в виде окислов азота. При внесении азотных удобрений резко изменяется содержание нитратов в почве, так  как с удобрениями поступают  наиболее легко усвояемые растениями соединения. Динамика нитратов в почве  в большей мере характеризует ее плодородие.

Весьма важным свойством  азотных удобрений, особенно аммиачных, является их способность мобилизации  почвенных запасов, что имеет  большое значение в зоне черноземных  почв. Под влиянием азотных удобрений  органические соединения почвы быстрее  подвергаются минерализации, превращаются в легкодоступные для растений формы.

Некоторое количество питательных  веществ, особенно азота в виде нитратов, хлоридов и сульфатов, может проникнуть в грунтовые воды и реки. Следствием этого является превышение норм содержания этих веществ в воде колодцев, родников, что может быть вредным для  людей и животных, а также ведет  к нежелательному изменению гидробиоценозов  и наносит ущерб рыбному хозяйству. Миграция питательных веществ из почв в грунтовые воды в разных почвенно-климатических условиях проходит неодинаково. Кроме этого, она зависит  от видов, форм, доз и сроков применяемых  удобрений.

В почвах с непромывным водным режимом (южные черноземы, каштановые) загрязнение биосферы нитратами исключается. Они остаются замкнутыми в почвенном профиле и полностью включаются в биологический круговорот.

Вредное потенциальное влияние  азота, вносимого с удобрениями, может быть сведено к минимуму путем максимального использования  азота сельскохозяйствен-ными культурами. Итак, нужно заботиться, чтобы при  повышении доз азотных удобрений  увеличивалась эффективность использования  их азота растениями; не оставалось большого количества неиспользованных растениями нитратов, которые не удерживаются почвами и могут вымываться осадками из корнеобитаемого слоя.

Растения имеют свойство накапливать в своих организмах нитраты, содержащиеся в почве в  избыточных количествах. Урожайность  растений растет, но продукция оказывается  отравленной. Особенно интенсивно аккумулируют нитраты овощные культуры, арбузы и дыни.

Сами нитраты не оказывают  токсичного действия, но под влиянием некоторых кишечных бактерий они  могут переходить в нитриты, обладающие значительной токсичностью. Нитриты, соединяясь с гемоглобином крови, переводят  его в метгемоглобин, который  препятствует переносу кислорода по кровеносной системе; развивается  заболевание – метгемоглобинемия, особенно опасное для детей. Симптомы заболевания: полуобморочное состояние, рвота, диарея.

Источники нитратов и нитритов.

Основные источники нитратов в ненарушенных и агроландшафтах -- органическое вещество почвы, минерализация  которого обеспечивает постоянное образование  нитратов. Скорость минерализации органического  вещества зависит от его состава, совокупности экологических факторов, степени и характера землепользования. Поэтому динамика нитратов в земных экосистемах определенным образом  связана с малым биологическим круговоротом азота.

Сельскохозяйственное использование  почвы приводит к уменьшению запасов  органического азота. Убыль почвенного азота усиливается при проведении агротехнических мероприятий, стимулирующих  минерализацию органического вещества (севообороты с паром и пропашными культурами, интенсивная обработка  почвы, внесение повышенных доз минеральных  удобрений). В этой связи роль почвенного азота в загрязнении природных  вод нитратами и в накоплении растениями, по-видимому, более существенная, чем считалось до сих пор.

Антропогенные источники

Что такое антропогенные  источники? Какова роль азотных минеральных  удобрений в загрязнении нитратами  объектов окружающей среды? Какой вклад  вносят органические удобрения и  отходы животноводческих комплексов в  загрязнение нитратами почв, воды и продукции? Как влияют отходы производства на поступле-ние нитратов в окружающую среду?