6.4. Нитраты и их влияние на организм человека

Возрастание антропогенного давления на агроэкосистемы, связанное с интенсификацией продуционного процесса растений, вызывает накопление в продуктах растениеводства различных токсичных веществ, к которым относят нитраты. Их чрезмерная аккумуляция в растениях может быть вызвана существенным поступлением азота из почвенных ресурсов в растение, но в большей степени при повышенном использовании средств химизации, когда азот полностью не используется растением на формирование азотсодержащих соединений.

Темпы накопления нитратов в почве зависят от температурного режима, увлажнения и физико-химических свойств почвы. При избыточном содержании азота в почве возрастают газообразные его формы, тем самым увеличивается заболеваемость растений и повышается полегаемость посевов, снижается качество продукции; устранение излишнего количества азота требует использования других агрохимикатов и в больших количествах (рис.6.24). Для экологически безопасного функционирования агроценозов важно оценить суммарный вклад средств химизации и отдельных факторов с возможностью регуляции процессов накопления нитратов в растениях.

Основные блоки воздействия на растения по степени их влияния на процесс нитратонакопления можно расположить в следующем порядке: удобрение > физиологически активные вещества > почва.

Повышает

опасность

Понижает Понижает

Рис. 6.24. Схема некоторых последствий недостаточного или избыточного внесения азотных удобрений

Но растениеводческая продукция без содержания нитратного и аммиачного азота в природе не может существовать, поскольку они являются источниками питания растений и входят в состав белковых соединений. Потребность растений в азоте зависит от многих факторов: сорта, погодных условий, свойств почвы и количества удобрений в почве. Содержание в продукции сельского хозяйства нитратного азота тесно связано с низкой культурой земледелия сельскохозяйственных товаропроизводителей.

При хорошей агротехнике возделывания полевых культур, повышения плодородия почвы, применения невысоких доз органических и минеральных удобрений заметно снижается накопление нитратного азота в продукции полеводства.

Несвоевременное применение азотных и органических удобрений в больших количествах ведёт к тому, что лишний азот из почвы интенсивно поступает в растение, который не используется полностью для формирования биомассы и накапливаются впрок в тканях растений в виде N –NO₃ . Нитраты (NO₃^-) – это соли азотной кислоты, нитриты (NO₂^-) – соли азотистой кислоты. В последние годы в связи с возросшим вниманием охраны окружающей природной среды всё чаще объектами контроля при производстве аграрной продукции становится экологическое состояние почвы, вода, вносимые удобрения и сами растения их продукция.

Содержание нитратов определяют по нитратному азоту (N-NO^-₃), нитрат-иону (NO^-₃) или по нитрату натрия (NaNO₃). Для этого используют коэффициенты его пересчета (табл. 6.9).

Таблица 6.9. Коэффициент пересчёта азота

В природных условиях содержание нитратов в растениях обычно незначительно (1–30 мг/кг сухой массы). Они практически полностью расходуются на формирование органического вещества (белков, аминокислот и т.д.), которые находятся в почве, воздухе и в воде, в других средах. Нитраты сами по себе характеризуются невысокой токсичностью, однако под воздействием микроорганизмов или в процессе химических и биологических реакций восстанавливаются до нитритов – соединений опасных для теплокровных животных и человека.

Всемирная организация здравоохранения своим решением определила для человека ежесуточную дозу поступления нитратов с пищей от 3,65 до 5,0 мг на 1 кг веса. В организме теплокровных нитраты участвуют в образовании более опасных соединений – нитрозоаминов, обладающих канцерогенными свойствами.

По способности накопления нитратов овощи подразделяют на несколько групп:

I – больше 5 г нитратов на 1 кг продукции (все виды салата, включая и кресс - салат, петрушку, редис) (рис. 6.25);

II – до 5 г /кг фитомассы (зеленый лук, капуста-кольраби, редька, редис, столовая свекла, шпинат) (рис. 6.26);

Рис. 6.25. Содержание нитратов в редисе(а) и корне петрушки (б), мг/кг

сырой массы

Рис. 6.26. Содержание в свекле столовой (а) и моркови столовой (б) тяжёлых металлов (мг/кг сухого вещества) и нитратов – цифры в кружочках (NO₃, мг/кг сырой массы)

III – до 4 г/кг зеленой массы (белокачанная капуста, морковь, репчатый лук);

IV – до 3 г/кг (лук порей, ревень, укроп ,чеснок) (рис.6.27);

Рис. 6.27. Содержание нитратов в чесноке (а) и луке (б), мг/кг сырой массы

V – до 2 г/кг фитомассы накапливает тыква и накопление ТМ;

VI – менее 1 г/кг продукции (арбузы, дыни, баклажаны, огурцы, помидоры, картофель) (рис. 6.28; 6.29).

Рис. 6.28. Содержание в картофеле (а) и капусте белокачанной (б) тяжёлых металлов (мг/кг сухого вещества) и нитратов – цифры в кружочках

(NO₃, мг/кг сырой массы)

Рис. 6.29. Содержание нитратов в огурце (а) и томате (б), мг/кг сырой массы

У свеклы нитраты в большей степени сконцентрированы в верхней части корнеплода, у моркови – в центральной желтой части, у капусты – самые опасные части – кочерыжка и толстые черешки. Мелкие клубни картофеля содержат намного больше нитратного азота, чем крупные, значительная часть этих соединений в картофеле сосредоточена под кожурой.

Нитриты. Нитрит-ион (NO^-2) является составной частью азотистой кислоты (HNO₂), которая существует на холоде в виде разбавленного водного раствора, в обычных условиях легко распадается на составные части. В почве нитриты формируются в результате деятельности нитрифицирующих и денитрифицирующих микроорганизмов в качестве промежуточного продукта окисления аммиака до восстановления нитратов. В обычных условиях их содержание в растениеводческой продукции и в воде незначительно. Но при хранении продуктов (особенно свежих) при комнатной температуре может происходить микробиологическое превращение нитратов в нитриты, в результате этого содержание их повышается до 3600 мг/кг сухого вещества.

Количество нитритов резко возрастает при оттаивании замороженной продукции, при комнатной температуре в течение длительного времени. Нитриты (нитрит натрия) широко используют при производстве и консервировании колбасных и мясных изделий, рыбной продукции в целях предотвращения ботулизма, вызываемого токсинообразующими штаммами бактерий Clostridium botulimum, которые присутствуют в сыром мясе и сохраняются в мясных продуктах даже после термической и кулинарной обработки. Допустимые концентрации нитритов в пищевых продуктах не представляют опасности для здоровья взрослых и детей старшего возраста. Во многих странах добавление нитритов в мясо и в мясные продукты, сыр и рыбопродукты строго регламентируется соответствующим законодательством. Из существующих нитросоединений нитрозоамины являются наиболее опасными соединениями, способные в длительное время циркулировать в окружающей среде, загрязняя почву, воду, корма, продукты питания, производимые в растениеводстве. Кроме того, нитрозоамины могут образоваться и в самих растениях при наличии предшественников: аминов, амидов, нитратов, нитритов и некоторых других аминокислот.

В разной растениеводческой продукции нитритов накапливается неодинаковое количество – их много в капусте, моркови, свекле кормовой.

Нитриты и их производные вещества обладают токсичными льное время циркулируютщныхтисвойствами и очень опасны для здоровья человека. Например, большую известность получило заболевание, именуемое метгемоглобинемия, оно особенно опасно для грудных детей. Это заболевание связано с нитрат-ионом (NO^-₃), который взаимодействует с гемоглобином крови, образуя метгемоглобин, при этом кровь теряет способность транспортировать кислород, что приводит к удушью.

При поступлении больших количеств нитритов и его производных в организме человека начинает проявляться цианоз (темно-синяя или синяя окраска слизистой оболочки и кожного покрова), понижается кровяное давление, наблюдается сердечная и легочная недостаточность. Первые признаки заболевания отмечаются при содержании в крови 7–8 % метгемоглобина. Легкая форма болезни начинает ощущаться при содержании в крови 10–20 % нитритного вещества, средняя – 20–40 % и тяжелая – более 40 % (возможен и летальный исход). При повышенных концентрациях нитраты и нитриты могут влиять на активность ферментов пищеварительной системы, метаболизм витамина А, деятельность щитовидной железы, работу сердца, на центральную нервную систему. Хроническая интоксикация нитратами снижает содержание в организме витаминов А, Е, В₁, В₆. Выявлено, что большое влияние на образование нитрозоаминов оказывает содержание в продукции витамина С. При соотношении витамина С и нитритного азота 2:1 нитрозоамины не формируются, некоторые медики утверждают, что аскорбиновая кислота оказывает ингибирующее действие на образование метгемоглобина.