logo
ekologiya / Новый учебник / УЧЕБНИК-ч

3.9. Основные загрязнители аграрной продукции

Производимая сельскохозяйственная продукция по своим качественным свойствам не всегда соответствует эколого-токсилогическим нормам. В большинстве своем она в той или иной форме содержит в себе вредные для организма человека и сельскохозяйственных животных вещества. К загрязнителям продуктов питания относят тяжелые металлы и различные химические соединения, вносимые с пестицидами и удобрениями. Наиболее опасными загрязняющими веществами признаны тяжелые металлы. К ним относятся свинец, ртуть, кадмий, мышьяк, цинк, никель и т.д. Примерно 90 % тяжелых металлов, поступающих в окружающую среду, аккумулируются почвами. Затем они мигрируют с нисходящими токами в грунтовые воды, потом попадают в водоносные слои, часть из них через растения поступает в пищевые цепи или напрямую – с питьевой водой в организм животного или человека (рис.3.4).

Так, например, питьевая вода в Уводьском водохранилище (г. Иваново) в течение года имеет разные параметры по содержанию тяжелых металлов (табл. 3.16).

Таблица 3.16. Концентрация тяжелых металлов в воде Уводьского водохранилища [В.Г. Гриневич и др. 1999 г.]

Элементы

Содержание в воде, мкг/л

зимой

весной

летом

Осенью

Медь

(2-6)/4,5

(2-10)/6,5

(1-5)/1,5

(2-8)/4

Цинк

(3-11)/9

(5-30)/11

(8-34)/19

(1-36)/12

Никель

(3-10)/9

(4-31)9

(3-25)/8

(1-32)/14

Хром

(2-15)/10

(4-25)/13

(6-28)/12

(3-21)/9

Кадмий

(0,8-1,5)/1,1

(0,1-3)/1,2

(0,2-0,9)/0,6

(0,1-0,8)/0,4

Свинец

(1-9)/5

(2-62)/21

(0-36)/7

(1-27)/9

Ртуть

0,05

0,028

0,067

0,016

Примечание. В (числителе) даны диапазоны вариаций, в знаменателе – среднее значение.

Основными загрязнителями считаются ртуть, кадмий, мышьяк и цинк, потому что техногенные выбросы их в окружающую природную среду происходят высокими темпами. Эти элементы обладают большим сродством с физиологическими важными органическими соединениями и способны подавлять наиболее значимые процессы обмена веществ, тормозить рост и развитие растений.

Поглощение

растениями

Разложение

растительных

остатков

Адсорбция

Ограниченно

растворимые и

нерастворимые

комплексы

Почвенный

раствор.

Органические

и неорганические

ионы и комплексы

Осаждение

в виде

кристаллических

минералов

Включение

в микробные сообщества.

Разложение

Аморфные

осадки

Рис. 3.4. Круговорот тяжелых металлов в почве

Например, у растений наблюдается уменьшение продуционной способности, ухудшение качества произведенной продукции. Допустимое количество тяжелых металлов, которое человек может «потреблять» с продуктами питания в течение недели без риска заболеть, колеблется в зависимости от вида металла: свинец – 2 мг, кадмий – 0,4–0,5 мг, ртуть – 0,3 мг. В живых организмах тяжелые металлы в малых количествах играют и положительную роль. В ультрамикродозах они входят в состав биологически активных веществ, регулирующих нормальный цикл процессов жизнедеятельности организмов и являются катализаторами химических и биохимических реакций.

Нарушение в результате техногенного загрязнения эволюционно сложившихся концентраций тяжелых металлов приводит к негативным или даже катастрофическим последствиям для живых существ. Поступившие в организм человека тяжелые металлы накапливаются в основном в печени и выводятся оттуда крайне медленно. Продукция растениеводства, выращенная даже на слабозагрязненных почвах, способна вызвать кумулятивный эффект, способствуя постепенному увеличению содержания тяжелых металлов в организме теплокровных. Поступая в растения, тяжелые металлы распределяются в органах и тканях очень неравномерно. Следовательно, зная особенности аккумуляции тяжелых металлов в растениях, можно ограничить их поступление в организм животных и человека.

Например, корневая система растений зачастую содержит больше цинка, чем надземные органы (цинк концентрируется в основном в старых листьях). Уровень концентрации тяжелых металлов в репродуктивных органах растений значительно ниже, чем в вегетативных и зависит от биологических особенностей культуры, физиологической роли элемента, его содержания и доступности для растений. Органы накопления продуцентов (корнеплоды, клубни картофеля, плоды) содержат значительно меньше тяжелых металлов, чем их надземная вегетативная масса. Механизм поглощения, транспортировки по сосудам, обмена и распределения тяжелых металлов в органах и тканях растений тесно связан с видовыми и сортовыми особенностями культур, серьёзное влияние оказывают также экологические и антропогенные факторы воздействия (табл. 3.17). Знание распределения тяжелых металлов в тканях и органах растений дает возможность выяснить механизмы их перераспределения и аккумуляции в процессе развития растений, что крайне необходимо для разработки достоверных методов оценки качественного состояния урожая.

Таблица 3.17. Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов в пищевых продуктах и в продовольственном сырье, мг/кг

Пищевой продукт

Предельно допустимые концентрации ТМ в продуктах, мг/кг

Свинец

Кадмий

Ртуть

Медь

Цинк

Мышьяк

Зерновые

0,5(0,3)

0,1(0,3)

0,03

10,0

50,0

0,2

Гречиха

0,5(0,3)

0,04

0,03

15,0

50,0

0,2

Хлеб

0,3

0,05

0,01

5,0

25,0

0,1

Молоко

0,1(0,05)

0,03(0,02)

0,005

1,0

5,0

0,05

Масло сливочное

0,1

0,03

0,03

0,5

5,0

0,1

Масло растительное

0,1

0,05

0,03

0,5

5,0

0,1

Овощи свежие

0,5

0,03

0,02

5,0

10,0

0,2

Фрукты, ягоды

0,4

0,03

0,02

5,0

10,0

0,2

Мясо и птица

0,5

0,05

0,03

5,0

70,0

0,1

Яйца

0,3

0,01

0,02

3,0

50,0

0,1

Жиры животные

0,1

0,03

0,03

0,5

5,0

0,1

Примечание. В скобках дан ПДК для детского питания.

Накопление и распределение тяжелых металлов в органах растений, прежде всего, зависит от вида и морфологических признаков отдельных органов. В корнеплодах моркови содержание тяжелых металлов (исключая Fe) убывает от кончика корня до головки. Для железа характерно повышенное содержание в головке и равномерное распределение в остальной части корнеплода. В центральной части корнеплода содержится наибольшее количество цинка и свинца, а в коре – меди, марганца, кадмия и железа. Наименьшее количество кадмия, цинка, свинца находится в мякоти клубня картофеля, повышенное количество характерно для периферийной его части. Медь распределяется равномерно по всем частям клубня.

К серьезной проблеме здорового питания населения можно отнести содержание в продуктах питания многих опасных пестицидов, у которых период распада происходит в течение длительного промежутка времени, поэтому их наличие строго регламентируется государственными органами.