Характеристика забруднювачів хімічного походження

Радіоактивні речовини. Джерела радіоактивності, як і інші забруднювачі, є компонентами харчових ланцюгів: атмосфера – вітер, дощ – ґрунт – рослини – тварини – людина. Радіонукліди природного походження постійно присутні у всіх об'єктах неживої й живої природи, починаючи з моменту утворення нашої планети. При цьому радіаційний рівень в різних регіонах Землі може відрізнятися в 10 і більше разів.

У результаті виробничої діяльності людини, пов'язаної з видобутком корисних копалин, спалюванням органічного палива, створенням мінеральних добрив і т.ін., відбулося збагачення атмосфери природними радіонуклідами, причому природний радіаційний рівень постійно міняється.

З моменту оволодіння людиною ядерною енергією в біосферу почали надходити радіонукліди, що утворюються на АЕС при виробництві ядерного палива, і при випробуваннях ядерної зброї. Таким чином, постало питання про штучні радіонукліди й особливості їхнього впливу на організм людини. Серед радіонуклідів штучного походження виділяють 21 найпоширеніший, 8 з яких становлять основну дозу внутрішнього опромінення населення: С, Cs, Sr, Ru, Ce, I, Zr.

Існує три шляхи надходження радіоактивних речовин в організм людини:

– при вдиханні повітря, забрудненого радіоактивними речовинами;

– через шлунково-кишковий тракт з їжею і водою;

– через шкіру.

При цьому виявлені закономірності всмоктування, розподілу, накопичення й виділення, а також механізми їхнього зв'язку з різними біологічними структурами. Одним з головних завдань при профілактиці й зниженні рівня внутрішнього опромінення варто вважати зменшення всмоктування радіоактивних елементів при їхньому тривалому надходженні в організм людини з харчовими продуктами.

Найбільш чутливими до опромінення органоїдами клітин організму ссавців є ядро та мітохондрії. Тут ушкодження проявляються в малий тер-мін і при малих дозах. Найбільше всього пригнічуються процеси окислювального фосфорилювання, змінюються фізико-хімічні властивості нуклеопротеїдів, у результаті чого відбуваються кількісні і якісні зміни в ДНК, порушуються процеси транскрипції й трансляції. Одночасно можливі всі види мутацій: геномні мутації (кратні зміни гаплоїдного числа хромосом), хромосомні мутації або хромосомні аберації (структурні або чисельні зміни хромосом), генні або точкові мутації (зміни молекулярної структури генів, у результаті чого синтезуються білки, що втратили свою біологічну активність).

Високу чутливість мають ДНК-комплекси (ДНК клітинного ядра в комплексі з лужними білками, РНК, ферментами). Передбачається, що в цьому випадку в першу чергу уражуються зв'язки білок–білок і білок-ДНК.

Опромінення цілісного організму призодить до зниження вмісту глікогену в м'язах, печінці й інших тканинах результаті нейрогумо-ральної реакції на опромінення. Крім цього, виявляється порушення процесів розпаду глюкози (гліколіз) і високополімерних полісахаридів.

При дії іонізуючих випромінювань на ліпіди відбувається утворення перекисів. У цілому організмі при його опроміненні спостерігається зниження загального вмісту ліпідів, їхній перерозподіл між різними тканинами зі збільшенням рівня в крові й печінці (що, імовірно, пов'язане зі змінами вуглеводного обміну). Крім того, спостерігається пригнічення ряду антиоксидантів, що у свою чергу, також сприяє утворенню токсичних гідроперекисів.

За характером розподілу в організмі людини радіоактивні речовини можна умовно розділити на три групи:

– ті, що відкладаються переважно в кістяку, так звані остеотропні ізотопи – стронцій, барій, радій і т. ін.;

– ті, що концентруються в печінці - цезій, лантан, плутоній та ін.;

– ті, що рівномірно розподіляються по системах - водень, вуглець, інертні гази, залізо та ін. Причому, одні мають тенденцію до накопичення у м'язах – калій, рубідій, цезій; а інші – у селезінці, лімфатичних вузлах, надниркових залозах – ніобій, рутеній.

Особливе місце займає радіоактивний йод, він селективно акумулюється щитовидною залозою.

Якщо прийняти в якості критерію чутливості до іонізуючого випромінювання морфологічні зміни, то клітини й тканини організму людини за ступенем зростання чутливості можна розташувати в наступному порядку: нервова тканина, хрящова й кісткова тканина, м'язова тканина, сполучна тканина, щитовидна залоза, травні органи, легені, шкіра, слизові оболонки, статеві залози, лимфоїдна тканина, кістковий мозок.

Найважливішим фактором запобігання накопиченню радіонуклідів в організмі людей є харчування. Це і вживання в їжу певних продуктів та їхніх окремих компонентів. Особливо це стосується захисту організму від радіонуклідів, які довго розпадаються та здатні мігрувати по харчових ланцюгах, накопичуватися в органах і тканинах, сприяти хронічному опроміненню кісткового мозку, кісткої тканини й т.ін. Установлено, що збагачення раціону рибою, кальцієм, фтором, вітамінами А, Е, С, які є антиоксидантами, а також харчовими волокнами (пектин), сприяє зниженню ризику онкологічних захворювань, відіграє велику роль у профілактиці радіоактивного впливу.

Діоксини й діоксиноподібні сполуки. Діоксини – високо токсичні сполуки, що мають мутагенні, канцерогенні й тератогенні властивості. Вони створюють реальну загрозу забруднення харчових продуктів, включаючи воду.

Діоксини є побічними продуктами виробництва пластмас, пестицидів, паперу, дефоліантів. (Дефоліанти – хімічні речовини й препарати, що викликають осипання листя у рослин; застосовуються для передзбирального видалення листя з метою полегшення механізованого збирання врожаю.)

Діоксини виявлені в складі відходів металургії, деревообробної й целюлозно–паперової промисловості; утворюються при знищенні відходів у сміттєспалювальних печах; при горінні синтетичних покриттів і масла, на міських смітниках; на теплових електростанціях; присутні у вихлопних газах автомобілів. Таким чином, практично скрізь, де іони хлору (брому) або їхні сполуки взаємодіють із активним вуглецем у кислому середовищі. Ось чому проблема діоксинів набула глобального характеру.

Група діоксинів поєднує сотні речовин, кожна з яких має специфічну гетероциклічну структуру з атомами хлору (брому) в якості замісників. ТХДД – так званий класичний діоксин, дія якого сильніше ціанідів, стрихніну, заборонених сьогодні зомана, зарину, VX–газу. ТХДД обрано за еталон онкотоксичності, він відрізняється високою стабільністю, не піддається гідролізу й окисленню, стійкий до високої температури (розкладається лише при 750°С), стійкий до дії кислот, лугів, не горючий, добре розчинний в органічних розчинниках.

Таким чином, під діоксинами варто розуміти не яку-небудь конкретна речовину, а кілька десятків сімейств, що включають тер–циклічні кисневміщуючі ксенобіотики, а також сімейство біфенилів, які не містить атомів кисню. Це 75 поліхлорованих ді-бензодіоксинів, 135 поліхлорованих дібензофуранів, 210 речовин із броморганічних сімейств, кілька тисяч змішаних бром– та хлорвміщуючих сполук, а також їхні ізомери: у ГХДД існує 22 ізомери, у ТХДФ - 38 ізомерів.

При попаданні в навколишнє середовище діоксини інтенсивно накопичуються в ґрунті, водоймах, активно мігрують по харчовим ланцюгам. В організм людини діоксини надходять в основному з їжею. Серед основних продуктів небезпечні концентрації діоксинів виявляють у тваринних жирах, у м'ясі, молочних продуктах, рибі (вміст діоксину буде визначатися жирністю цих продуктів, тому що діоксини – жиророзчинні сполуки). У коров'ячому молоці вміст діоксинів перевищує в 40-200 разів їхню наявність у тканинах тварин. Джерелами діоксинів можуть бути й коренеплоди (картопля, морква й т. ін.), які містять – 90%, а наземна частина – 10%. Для діоксинів не існує таких норм як ГДК, ці речовини токсичні за будь-яких концентрацій, міняються лише форми її прояву. Вони мають широкий спектр біологічної дії на людину й тварин. У малих дозах викликають мутагенний ефект, відрізняються кумулятивними властивостями, інгібіруючою або індуцируючою дією на різні ферментні системи організму. Їхня небезпека дуже велика.

Установлення санітарних норм за діоксином в різних країнах базується на різних критеріях. У Європі це основний прийнятий показник онкогенності (тобто за основу беруть можливість виникнення ракових пухлин), у США – показник імунотоксичності (тобто пригнічення імунної системи). Розрахунок ПДД (припустимої добової дози) ведеться таким чином, щоб за 70 років життя в організм надійшло не більше 10 ^-11 г/кг у день.

Пестициди. Пестициди - речовини різного хімічного походження, які застосовують в сільському господарстві для захисту культурних рослин від бур'янів, шкідників і хвороб, тобто хімічні засоби захисту рослин. Світове виробництво пестицидів, у перерахунку на активні речовини, становить більше 2 млн. тонн на рік, причому ця цифра безпереревно росте.

В той же час у світовій практиці використовують близько 10 тисяч найменувань пестицидних препаратів на основі 1500 діючих речовин, які належать до різних хімічних груп. Найпоширеніші наступні: хлорорганічні, фосфорорганічні, карбамати (похідні карбамінової кислоти), ртутьорганічні, синтетичні піретроїди та мідьвміщуючі фунгіциди.

З гігієнічних позицій прийнята наступна класифікація пестицидів:

– за токсичністю при однократному надходженні через шлунково-кишковий тракт пестициди діляться на сильнодіючі отруйні речовини (ЛД₅₀ до 50 мг/кг), високотоксичні (ЛД₅₀ від 50 до 200 мг/кг), середньотоксичні (ЛД₅₀ від 200 до 1000 мг/кг), малотоксичні (ЛДзо більше 1000 мг/кг).

– за кумулятивними властивостями пестициди діляться на речовини що мають дуже високу кумуляцію (коефіцієнт кумуляції - відношення сумарної дози препарату при багаторазовому введенні до дози, що викликає загибель тварини (при однократному введенні менше 1), виражену кумуляцію (коефіцієнт кумуляції від 1 до 3), помірну кумуляцію (коефіцієнт кумуляції від 3 до 5), слабо виражену кумуляцію (коефіцієнт кумуляції більше 5).

– за стійкістю пестициди діляться на дуже стійкі (час розкладання на нетоксичні компоненти понад 2 роки), стійкі (від 0,5 до 1 року), помірно стійкі (від 1 до 6 місяців), мало стійкі (1 місяць).

Порушення гігієнічних норм зберігання, транспортування й застосування пестицидів, низька культура роботи з ними призводять до їхнього накопичення в кормах, продовольчій сировині й харчових продуктах, а здатність акумулюватися й передаватися по харчовим ланцюгам привела до їхнього широкого поширення й негативного впливу на здоров'я людини.

З 1986 року в нашій країні діє автоматизований моніторинг, що забезпечує інформацію про рівні пестицидів й інших хлорорганічних сполук у продуктах харчування. Зокрема, при моніторингу визначаються залишкові кількості 154 пестицидів, що входять до 45 груп в 262 видах харчових продуктів, що належать до 23 класів. Результати моніторингу останніх років показують зростання загального вмісту пестицидів у продуктах рослинного й тваринного походження. Особливо це стосується таких продуктів, як картопля, ріпчаста цибуля, капуста, помідори, огірки, морква, буряк, яблука, виноград, пшениця, ячмінь, риба ставків і водоймищ, молоко. У них виявляється найбільш широкий спектр пестицидів. Причому, підвищення припустимого рівня вмісту пестицидів в 5 і більше разів варто вважати як екстремальне забруднення, а воно спостерігається, на жаль, у різноманітному асортименті продуктів харчування.

Однак, у вирішенні проблеми, пов'язаної з негативним впливом пестицидів на організм людини, існують свої об'єктивні труднощі. Пестициди, що надходять в організм із харчовими продуктами піддаються біотрансформації й це ускладнює їхнє виявлення й ускладнює розкриття механізмів впливу на людину. Крім того, проміжні продукти біотрансформації ксенобіотиків бувають більше токсичні, ніж первісний ксенобіотик, у зв'язку із цим, не можна забувати про небезпеку віддалених наслідків.

Нітрати, нітрити, нітрозоаміни. Нітрати широко поширені в природі, вони є нормальними метаболітами будь-якого живого організму, як рослинного, так і тваринного, навіть в організмі людини за добу утворюється й використовується в обмінних процесах 100 і більше мг нітратів.

Чому ж говорять про небезпеку нітратів? При споживанні в підвищеній кількості нітрати в травному тракті частково відновлюються до нітритів. Механізм токсичної дії нітритів в організмі полягає в їхній взаємодії з гемоглобіном крові й утворенні метгемоглобіну, нездатного зв'язувати й переносити кисень. 1 мг нітриту натрію (NaNO₂) може перевести в метгемоглобін близько 2000 мг гемоглобіну.

Згідно з даними ФАО/ВОЗ ПСД нітриту становить 0,2 мг/кг маси тіла, крім немовлят. Гостра інтоксикація відзначається при одноразовій дозі – 200–300 мг, летальний результат – при дозі 300 – 2500 мг.

Існують,так звані, «рослини накопичувачі нітратів», це, у першу чергу, листові овочі, а також коренеплоди, наприклад, буряк й т. ін.

Треба брати до уваги такі фактори:

– ступінь зрілості плодів; недоспілі овочі, картопля, а також овочі ранніх термінів дозрівання можуть містити нітратів більше, ніж ті, що досягли повної зрілості;

– зростаюче й часто безконтрольне застосування азотистих добрив, а також неправильне дозування й строки внесення добрив;

– використання деяких гербіцидів, наприклад, 2,4–Д (діхлорфеноксіоцтова кислота), і дефіцит молібдену в ґрунті, що приводять до порушення обміну речовин у рослинах, сприяють накопиченню нітратів.

Крім рослин джерелами нітратів, нітритів для людини є м'ясні продукти, а також ковбаси, риба, сири, у які додають нітрит натрію або калію як харчову добавку, як консервант або для збереження природного кольору м'ясопродуктів, тому що, NO–міоглобін, який утворюється при цьому, зберігає червоний колір навіть після теплової денатурації, що істотно поліпшує зовнішній вигляд і товарні якості м'ясопродуктів.

Лікарські та хімічні препарати, які застосовуються в тваринництві. З метою підвищення продуктивності сільськогосподарських тварин, профілактики захворювань, збереження якості кормів у тваринництві широко застосовуються різні лікарські й хімічні препарати. Це антибактеріальні речовини (антибіотики, сульфаніламіди, нітрофурани); гормональні препарати; транквілізатори; антиоксиданти й т. ін.

Антибіотики, що зустрічаються у харчових продуктах, можуть мати наступне походження:

– природні антибіотики;

– антибіотики, що утворюються в результаті виробництва харчових продуктів;

– антибіотики, що попадають у харчові продукти в результаті лікувально-ветеринарних заходів;

– антибіотики, що попадають у харчові продукти при використанні їх в якості біостимуляторів,

– антибіотики, які застосовують як консервуючі речовини.

До першої групи відносять природні компоненти деяких харчових продуктів з вираженою антибіотичною дією. Наприклад, яєчний білок, молоко, мед, цибуля, часник, фрукти, прянощі містять природні антибіотики. Ці речовини можуть бути виділені, очищені й застосовані для консервування харчових продуктів і з лікувальною метою.

До другої групи відносять речовини з антибіотичною дією, що утворюються при мікробно-ферментативних процесах. Наприклад, при ферментації деяких видів сирів.

Третя група – антибіотики, що надходять у харчові продукти в результаті лікувально-ветеринарних заходів. У наш час біля половини вироблених у світі антибіотиків застосовується у тваринництві. Антибіотики здатні переходити в м'ясо тварин, яйця птахів, інші продукти й мати токсичну дію на організм людини. Особливе значення має забруднення молока пеніциліном, що дуже широко використовується з терапевтичною метою у боротьбі зі стафілококовою інфекцією.

Четверта група – антибіотики-біостимулятори, які додають у корм для поліпшення засвоюваності кормів і стимуляції росту. При цьому поліпшується баланс азоту й вирівнюється дефіцит вітамінів групи В. Як біостимулятори найчастіше використовують хлортетрациклін та окситетрациклін. Дія антибіотика полягає не в прямій стимуляції росту, а в зниженні різних факторів, що перешкоджають росту, наприклад у пригніченні бактерій, що заважають засвоєнню кормів.

До п'ятої групи відносяться антибіотики-консерванти, які додаються у харчові продукти з метою попередження псування останніх. Для цієї мети, як показали численні дослідження, найбільш придатні антибіотики із групи тетрациклінів (хлортетрациклін, терраміцин). Крім того, пропонується використовувати пеніцилін, стрептоміцин, левоміцитин, граміцидин при наступних видах обробки:

– зрошення або занурення м'яса в розчин антибіотика, так звана, акронізація;

– ін'єкції (у.вени й внутрішньом’язово);

– використання льоду, що містить антибіотик, при транспортуванні й зберіганні (використовується в основному для рибної продукції);

– додавання розчинів антибіотиків до різних харчових продуктів: молока, сиру, овочевих консервів, соків, пива;

– оприскування свіжих овочів.

У деяких країнах застосування антибіотиків як консервантів заборонено.

Сульфаніламіди. Антимікробна дія сульфаніламідів менш ефективна, ніж дія антибіотиків, але вони дешеві й більш доступні для боротьби з інфекційними захворюваннями тварин. Сулфаніламіди здатні накопичуватися в організмі тварин і птахів і забруднювати продукцію тваринництва: м'ясо, молоко, яйця.

Найбільш часто виявляються наступні сульфаніламіди: сульфаметазин, сульфадіметоксин, сульфахіноксазалін. Припустимий рівень забруднення м'ясних продуктів препаратами цього класу – менш 0,1 мг/кг; молока й молочних продуктів – 0,01 мг/кг.

Нітрофурани. Найбільшу антибактеріальну активність проявляють 5-нітро-2-заміщені фурани. Вважається, що залишки цих лікарських препаратів не повинні міститися в їжі людини. У зв'язку із цим відсутні ГПК цих препаратів. Однак, є дані про забруднення продуктів тваринництва такими препаратами як фуразолідон, нітрофуран, нітрофазол.

Гормональні препарати. Гормональні препарати використовують у ветеринарії й тваринництві для поліпшення засвоюваності кормів, стимуляції росту тварин, прискорення статевого дозрівання. Ряд гормональних препаратів мають яскраво виражену анаболічну активність. Це білкові й поліпептидні гормони, а також стероїдні гормони, їхні похідні й аналоги. Наслідком застосування гормонів у тваринництві є проблема забруднення ними продовольчої сировини й харчових продуктів.

Зараз створені синтетичні гормональні препарати, які за анаболічною дією значно ефективніше природніх гормонів. Цей факт, а також незначні витрати їхн синтез визначили інтенсивне впровадження цих препаратів у практику тваринництва. Однак, на відміну від природних аналогів багато синтетичних гормонів виявилися більш стійкими, вони погано метаболізуються, накопичуються в організмі тварин у більших кількостях і поширюються по харчовим ланцюгам. Слід особливо зазначити, що синтетичні гормональні препарати стабільні при приготуванні їжі й здатні викликати дисбаланс в обміні речовин і фізіологічних функціях організму людини. Медико-біологічними вимогами визначені наступні припустимі рівні вмісту гормональних препаратів у продуктах харчування (мг/кг, не більше): м'ясо сільськогосподарських тварин, птахів (продукти їхньої переробки) – естрадіол 17р – 0,0005; тестостерон – 0,015; молоко, молочні продукти, казеїн – естрадіол 17р – 0,0002; масло коров'яче – естрадіол 17р - 0,0005.

Транквілізатори. Заспокійливі засоби, бензгідрильні й бензгідролові транквілізатори, седативні й гіпнотичні препарати застосовуються з метою попередження стресових станів у тварин, наприклад, при транспортуванні або перед забоєм. Їхнє застосування повинно проводитися під жорстким контролем, тому що вони здатні впливати на організм людини. Для того, щоб м'ясо не містило залишків цих препаратів, вони повинні бути застосовані не менш, ніж за 6 днів до забою тварини.

Антиоксиданти в їжі тварин. Різні синтетичні речовини додаються у корм худобі для захисту компонентів, що окислюються. Причому, у кожному конкретному випадку їх вибирають спеціально залежно від особливостей корму й ступеня окисних процесів. Наприклад: бутилгідроксіанізол є найбільш застосовуваним антиоксидантом у неєвропейських країнах. Так, 50% виробленого в США свинячого жиру містить цю речовину, його використовують в обробці пакувальних матеріалів для пластівців із зернових, шоколадних виробів, кексів й т. ін. (0,5 м на 1 кг пакувального матеріалу). Нерідко бутилгідроксіанізол застосовують у суміші з іншими антиокислювачами: бутилгідрокситолуолом, пропілгаллатом, лимонною кислотою. Експертний комітет ФАО/ВОЗ з харчових добавок встановив ПСП (для групи з 4-х антиоксидантів) – 3 г/кг маси тіла.

Систематичне вживання продуктів харчування, забруднених антибіотиками, сульфаніламідами, гормональними препаратами, транквілізаторами й т. ін. погіршує їхню якість, утрудняє проведення санітарно-ветеринарної експертизи цих продуктів, призводить до виникнення резистентних форм мікроорганізмів, є причиною дисбактеріозів. Тому дуже важливо забезпечити необхідний контроль залишкових кількостей цих забруднювачів у продуктах харчування, використовуючи для цього швидкі й надійні методи.