Воздействие чужеродных веществ на экосистему

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.[1] 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.[5]

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.[3]

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.[6]

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.[4] 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).[3]

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).[1]

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.[5]

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.[3] 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.

Загрязнители биологического происхождения

Кроме химических антропогенных контаминантов, с точки зрения безопасности пищевых продуктов, важное значение имеют природные загрязнители биологического происхождения - бактериальные токсины, токсичные метаболиты микроскопических грибов (микотоксины) и некоторые токсины морепродуктов.[1]

Бактериальные токсины. Серьезные пищевые интоксикации вызывает золотистый стафилококк, продуцирующий пять энтеротоксинов. Особую опасность для человека представляют токсины, продуцируемые возбудителем ботулизма. Всего установлено семь типов токсинов ботулизма. Токсины ботулизма - самые ядовитые из известных природных веществ. 90% отравлений возникает от употребления консервированных или маринованных в домашних условиях овощей и фруктов. С гигиенической точки зрения представляется весьма важным, что ботулинический токсин, в отличие от стафилококков, токсинов и энтеротоксинов, разрушается при нагревании.

Микотоксины. Из особо опасных контаминантов пищевых продуктов биологической природы, встречающихся в естественных условиях, выделяют группу микотоксинов. Существуют тысячи штаммов микроскопических (плесневых) грибов, вырабатывающих микотоксины.[4] Они отличающихся высокой токсичностью, а многие из них также мутагенными, тератогенными и канцерогенными свойствами. Микроскопические грибы поражают зерно (пшеницу, рожь, ячмень, кукурузу, рис), хранящееся в сыром месте, зернобобовые культуры, орехи (арахис). Микотоксины могут попадать в наш организм и через пищевые цепи - с молоком и мясом животных, потреблявших загрязненные корма.[5]

Токсины водных обитателей. Некоторые виды пресноводных синезеленых водорослей вырабатывают высокотоксичные соединения, которые являются причиной отравлений и гибели сельскохозяйственных животных. Ряд бурых водорослей также обладает токсическими свойствами. Из различных видов коралловых полипов выделен токсин, относящийся к наиболее ядовитым соединениям морского происхождения и способствующий развитию рака.

Токсины, продуцируемые микроскопическим планктоном, накапливаются в тканях моллюсков (устрицы, мидий), крабов, реже - рыб. Употребление этих морепродуктов в пищу может вызвать тяжелые отравления. Описаны тысячи случаев отравления некоторыми видами рыб, причиной которых является токсин. К сильным токсинам, обладающим нейротропным действием, относится тетродотоксин, содержащийся в рыбах семейства скалозубых.[6] Случаи отравления с высокой смертностью наблюдаются в основном в Японии. Представленный перечень загрязнителей пищи химического и биологического происхождения подчеркивает их многочисленность. Органы санитарного контроля постоянно отслеживают содержание загрязнителей в пищевых продуктах.

 

 

 

 

 

3. ВОЗДЕЙСТВИЕ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ НА ПОПУЛЯЦИИ И ЭКОСИСТЕМЫ

 

Рассмотрим более подробно воздействие химических веществ на окружающую среду. Исследованием влияния антропогенных химических веществ на биологические объекты окружающей среды занимается экотоксикология. Задачей экотоксикологии является изучение воздействия химических факторов на виды, живые сообщества, абиотические составляющие экосистем и на их функции.[4]

Под вредным воздействием, наносимым соответствующей системе, в

экотоксикологии понимают:

·   явственные изменения обычных колебаний численности популяции;

·      долгосрочные или необратимые изменения состояния экосистемы

Любое воздействие начинается с токсического порога, ниже которого не обнаруживается влияние вещества (NOEC - концентрация, ниже, которой не наблюдается воздействие). Ему отвечает понятие экспериментально определяемого порога концентрации (LOEC - минимальная концентрация, при которой наблюдается влияние вещества). Применяется также третий параметр: MATC – максимально допустимая концентрация вредного вещества (в России принят термин ПДК - “предельно допустимая концентрация”). ПДК находят расчетом, и ее значение должно находиться между NOEC и LOEC. Определение этой величины облегчает оценку риска воздействия соответствующих веществ на чувствительные к ниморганизмы.[1] Химические вещества в зависимости от свойств и строения воздействуют на организмы по разному.

1.Молекулярно-биологические воздействия.

Многие химические вещества взаимодействуют с ферментами организма, изменяя их структуру. Так как ферменты катализируют тысячи химических реакций, становится понятным, почему любое изменение их структуры глубоко влияет на их специфичность и регуляторные свойства.[3]

 Пример: цианиды блокируют фермент дыхания - цитохром-с-оксидазу; катионы Са2+ тормозят активность рибофлавинкитазы, которая является

переносчиком фосфата на рибофлавин в клетках животных.

2.Нарушения обмена веществ и  регуляторных процессов в клетке.

Метаболизм клеток может быть нарушен под действием химических веществ. Реагируя с гормонами и другими регуляторными системами, химические вещества вызывают неконтролируемые превращения, изменяют генетический код. Пример: нарушение реакций окислительного расщепления углеводов, вызываемое токсичными металлами, особенно соединениями меди и мышьяка;  пентахлорфенол (ПХФ), триэтилсвинец, триэтилцинк и 2,4-динитрофенол разрывают цепь химических процессов дыхания на стадии реакции окислительного фосфорилирования; лидан, соединения кобальта и селена нарушают процесс расщепления жирных кислот; Хлорорганические пестициды и полихлорированные бифенилы (ПХБФ) вызывают нарушения работы щитовидной железы.

     Мутагенное и канцерогенное  воздействие.

Такие вещества как  ДДТ, ПХБФ и полиароматические углеводороды (ПАУ)

потенциально обладают мутагенным и канцерогенным воздействием. Их опасное воздействие на человека и животных проявляется в результате длительного контакта с этими веществами, содержащимися в воздухе и пищевых продуктах.[5]

Влияние на экосистему

Под действием химических веществ изменяются следующие параметры экосистемы:

·плотность популяции;

·доминантная структура;

·видовое разнообразие;

·изобилие биомассы;

·пространственное распределение организмов;

·репродуктивные функции.

     Меры, которые проводятся  для минимизации риска использования  химических Продуктов Для минимизации риска использования химических продуктов в соответствии с уровнем наших знаний этой проблемы в странах ЕС в 1982 г. Был введен вдействие так называемый “Закон о химических продуктах”. В процессе проверки его исполнения в течение нескольких лет проводились мероприятия по оптимизации технологий, биологических и физико-химических испытаний, а также по уточнению терминологии, стандартных веществ и методов отбора проб. Химический закон устанавливает правила допуска на рынок всех новых химических продуктов.[6]

     Технические мероприятия, используемые для предотвращения  опасности промышленных выбросов. Для сокращения и уменьшения выбросов химических веществ на промышленных предприятиях необходимо проводить следующие меры:

1.Необходимо проектировать любое  производство так, чтобы выбросы  были заведомо минимальны.

2.Необходимо строго соблюдать  технологические режимы производства.

3.Необходима обязательная герметизация  оборудования на производствах, где присутствуют и получаются химические соединения (это касается не только химической промышленности).

4.Необходимо внедрение непрерывных  технологических процессов и  замкнутого круга производства, оборотного водопотребления.

5.Необходимо проводить меры  по предотвращению аварий (например, планово-профилактический ремонт  оборудования).

 

 

 

 

4. НАРУШЕНИЕ КРУГОВАРОТА ВЕЩЕСТВ ЧЕЛОВЕКОМ

 

Природные циклы изменения состава вещества и потоки энергии на земной поверхности в пределах каждой из геосфер характеризуются в своем естественном состоянии определенными параметрами, которые зависят от пространственной неоднородности планеты и особенностей геологической структуры земного шара. В глобальном масштабе можно выделить следующие параметры состояния природной среды: энергетический, водный, биологический, биохимический.