Таблица 10 Поступление металлов с жидкими атмосферными осадками в Тульской области, мг/м2 в год [554]

Поступление в почвы различных химических элементов значительно осложняет определение безопасного уровня. Установленные ПДК обеспечивают безвредность среды только тогда, когда в ней содержится один загрязняющий компонент. Если появляются другие, то они могут усиливать отрицательное воздействие друг друга. Поэтому при комплексном загрязнении среды необходимы другие подходы к установлению его безопасного уровня. Считается, что он может определяться следующим образом:

где С1 С2, …, Сn — концентрация загрязняющего элемента в среде;

ПДК1, ПДК2, …, ПДКn — предельно допустимая концентрация элемента для данной среды.

Однако приведенный порядок определения безопасного уровня загрязнения химическими элементами неприемлем для почв. Это объясняется тем, что в них всегда наблюдается определенное фоновое содержание разнообразных химических элементов. И поэтому допустимый уровень загрязнения должен устанавливаться с учетом фонового содержания химических элементов, их поступления с минеральными удобрениями, мелиорантами, атмосферными осадками, а также с учетом миграционных процессов. Для этого, по нашему мнению, в вышеприведенный порядок необходимо внести следующие изменения. Показатели С1, С2… Сп — должны определяться по следующей схеме:

С = Оф–Фк,

где Оф — общая (фактическая) концентрация элемента в почве, мг/кг;

Фк — фоновая (кларковая) концентрация элемента в почве, мг/кг.

Предложенный порядок определения безопасного уровня загрязнения почв учитывает: содержание химических элементов в почве, их привнесение, вымывание, а также установленные ПДК.

1.5. Минеральные удобрения и гигиенические проблемы, возникающие в связи с их использованием

Среди проблем, возникающих в условиях интенсивной химизации сельскохозяйственного производства, все возрастающее внимание уделяется нитратному загрязнению питьевой воды и продуктов питания. Это объясняется тем, что нитраты и вещества, образующиеся в результате их превращений, способны оказывать неблагоприятное влияние на организм человека и сельскохозяйственных животных [6].

1.5.1. Влияние нитратов на организм человека и сельскохозяйственных животных

Нитраты, попадая в желудочно–кишечный тракт человека и сельскохозяйственных животных, подвергаются многочисленным биохимическим превращениям. Один из путей их трансформации заключается в том, что под действием микрофлоры они восстанавливаются до нитритов. Токсичность образовавшихся соединений в 20 раз выше исходных [363, 567]. Нитриты, попадая в кровь, взаимодействуют с гемоглобином и превращают последний в метгемоглобин, который не способен выполнять функцию переносчика кислорода. Особенно опасно появление метгемоглобина в крови для детей раннего возраста. Это объясняется низкой кислотностью в их желудке, которая благоприятствует развитию микроорганизмов, участвующих в превращении нитратов в нитриты, отсутствием хорошо сформированных ферментных систем перевода метгемоглобина в гемоглобин и потреблением на единицу массы тела больших объемов жидкости по сравнению с взрослыми [391, 630]. Расчеты показывают, что при употреблении одних и тех же продуктов нитратно–нитритная нагрузка для детей в возрасте от 6 месяцев до 6 лет на 84,0—111,1% больше, чем для взрослых [567].

Обследование шестилетних детей с целью выяснения влияния нитратной нагрузки на физическое развитие показало, что при использовании воды с повышенным содержанием нитратов у них уменьшается мышечная сила рук, окружность грудной клетки, жизненная емкость легких, ухудшаются показатели иммунитета [412, 256].

Следствием хронической интоксикации организма человека нитратами и нитритами является изменение биотоков головного мозга, снижение умственной и физической работоспособности, ослабление иммунной системы, появление стойких аллергических реакций [372, 251]. Возникновение метгемоглобинии не всегда сопровождается внешне заметными симптомами, что усложняет диагностирование заболевания [357]. Нитриты, включаясь в обменные процессы, могут изменять активность некоторых ферментов и повышать, прямым или косвенным путем, чувствительность организма к действию канцерогенных и мутагенных факторов [215]. Эпидемиологические исследования обнаружили наличие прямой связи между содержанием нитратов в продуктах питания и смертностью от рака желудка [18].

Опасность накопления в продуктах питания нитратов и нитритов кроется и в возможности образования с их участием нитрозоаминов. Эти соединения по отношению к животным организмам, даже в ничтожных количествах, проявляют канцерогенные, мутагенные, эмбрио–токсические и тератогенные свойства [71].

Появление нитрозоаминов в растениях происходит несколькими путями. Первый заключается в образовании их в почве под действием азотсодержащих удобрений и пестицидов, а другой — в возможном синтезе в тканях растений, имеющих высокое содержание нитратов [344].

В человеческий организм нитрозоамины могут попадать как с продуктами питания, так и вследствие их образования в желудке, если в него одновременно попадают нитрит и вторичный амин. Некоторые виды микроорганизмов желудочно–кишечного тракта могут активизировать этот процесс. Обнаружены и химические катализаторы реакции нитрозирования. Например, у курящих людей в слюне содержится тиоционат, обладающий такими свойствами [71].

Образование нитрозоаминов в организме человека возможно в ротовой полости, кишечнике и инфицированном мочевом пузыре [18]. Некоторые лекарственные препараты (пирамидон, тетрациклин), реагируя с нитратами, также образуют нитрозоамины [71].

Аналогичное действие нитраты и их производные оказывают на сельскохозяйственных животных. Длительное поступление нитратов в организм крупного рогатого скота в дозах, обычно не оказывающих отрицательного влияния, но на фоне йодного голодания и недостаточности в рационе белка создает условия для более тяжелого течения микроэлементной недостаточности [72, 171]. При хроническом отравлении животных соединениями минерального азота ухудшается усвоение каротина, ингибируются ферментные процессы в рубце, ограничивается продукция летучих жирных кислот с изменением их соотношения, нарушаются воспроизводительные способности [92, 629]. Содержание нитратов в сухом веществе рационов сельскохозяйственных животных не должно превышать 0,2% или 5—6 г на 1 кг живой массы. Летальная доза нитратов для коров массой 500 кг соответствует 250 г. в сутки [120].

1.5.2. Причины появления нитратов в питьевой воде и продуктах питания

Увеличение содержания минеральных форм азота в грунтовых и подземных водах усугубляет санитарно–гигиеническую обстановку среди населения, пользующегося этими источниками. Особую остроту эта проблема имеет в тех регионах, где из–за загрязнения или недостаточности ресурсов поверхностных вод переходят на эксплуатацию подземных бассейнов. Например, во Франции 63% общей потребности в питьевой воде удовлетворяется за счет подземных вод. В то же время в этой стране за последние 15 лет рост содержания нитратов в подземных водах составляет 1—6 мг/л в год [652]. Подобные данные получены при обследовании грунтовых вод на территории Германии. Там около 3 млн. человек потребляет воду, содержащую повышенные концентрации нитратов. Она в некоторых источниках достигает 90 мг/л, что почти в два раза больше допустимой [651, 499]. В бывшей ЧССР в районах интенсивного применения удобрений содержание нитратов в воде достигло 120—240 мг/г [437].

В настоящее время проводится работа по уточнению предельно допустимых концентраций (ПДК) нитратов в питьевой воде.