Горбунов А.В., Ляпунов С.М., Окина О.И.
Геологический институт РАН, г.Москва
Введение
В настоящее время современные сельскохозяйственные технологии невозможны без применения минеральных удобрений, пестицидов, гербицидов, стимуляторов роста и систем предварительной обработки посадочного материала. Применение этих технологий уже само по себе является мощным эколого-геохимическим фактором, приводящим к изменениям состояния почвы данного региона, изменения ее микроэлементного состава и кислотно-щелочного баланса. Это относится и к территориям, где осуществляется поливное земледелие.
Вода в реках, откуда берется вода для полива, оказывается обогащенной целой гаммой всевозможных загрязнителей, в том числе и токсичными микроэлементами. Из всей совокупности микроэлементов безусловно токсичными считаются мышьяк, кадмий, сурьма (окончательно биологическая роль не установлена), ртуть и свинец. Конечно, продукция, которая закупается государством и поступает на рынок проходит санитарный контроль. Однако этот контроль касается, как правило, содержаний нитратов, нитритов, общей радиоактивности и некоторых макроэлементов.
Контролировать содержание перечисленных токсичных микроэлементов значительно сложнее из-за трудоемкости аналитических методик. Следует также учитывать, что большие изменения произошли в технологии производства продуктов питания - продукты рафинируются, обезжириваются, обогащаются витаминами и микроэлементами. Кроме того, если раньше потребление продуктов питания происходило преимущественно в том же регионе, где они были произведены, то в настоящее время производство и потребление носит все более глобальный и достаточно хаотичный характер.
Все эти процессы самым непосредственным образом могли сказаться на микроэлементном балансе используемых рационов питания и, в частности, на поступлении токсичных микроэлементов в организм человека. В свете вышесказанного большой интерес представляет уровень современного реального поступления мышьяка, кадмия, сурьмы, ртути и свинца в организм человека при использовании различных рационов питания. Для того чтобы оценить поступление токсичных микроэлементов в организм человека с различными рационами питания в процессе данной работы решались следующие задачи:
·Отбор и анализ образцов продуктов питания;
·Анализ существующей совокупности основных рационов питания и выборка наиболее типичных для населения рационов;
·Расчет и оценка поступления As, Cd, Sb, Hg и Pb с каждым из выбранных нами рационов;
Краткая характеристика биологической роли мышьяка, кадмия, сурьмы, ртути и свинца [1-7]
Мышьяк(As) и все его соединения ядовиты. При остром отравлении мышьяком наблюдаются рвота <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B2%D0%BE%D1%82%D0%B0>, боли в животе, понос <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%B0%D1%80%D0%B5%D1%8F>, угнетение центральной нервной системы <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0>. Относится к токсичным элементам, считается канцерогенным для человека, в ряде биологических процессов может заменять фосфор. Способствует хронической анемии, аллергозам. Около 80% мышьяка всасывается в желудочно-кишечном тракте, 10% поступает через легкие и около 1% - через кожу. Более 90% неорганических соединений мышьяка растворимы и хорошо абсорбируются. Далее неорганический мышьяк перемещается в печень, где он метилируется. Мышьяк накапливается в легких, печени, коже и тонком кишечнике. Через 24 часа после поступления, из организма выводится 30% мышьяка с мочой и порядка 4% с фекалиями. Незначительные количества удаляются с потом, выпавшими волосами и желчью. Однако медики установили, что в малых количествах мышьяк оказывает благотворное действие на организм человека: улучшает кроветворение, повышает усвоение азота и фосфора, ограничивает распад белков и ослабляет окислительные процессы. Эти свойства мышьяка используются при назначении с лечебной целью мышьяковистых препаратов. Неорганические препараты (раствор арсената (III) натрия, мышьяковистый ангидрид и др.) назначают при истощении, малокровии, некоторых кожных заболеваниях. В зубоврачебной практике применяют пасту с мышьяковистым ангидридом ("белый мышьяк"). Органические препараты мышьяка применяются при лечении возвратного тифа, малярии и ряда других инфекционных заболеваний. Дефицит этого элемента в организме может развиться при его недостаточном поступлении (1 мкг/день и менее). Содержание мышьяка в организме человека оценивается примерно в 18 мг. Хроническая интоксикация наблюдается при потреблении 1-5 мг в сутки. При остром отравлении симптомы его обычно наступают через 20-30 мин. ФАО и ВОЗ установлена недельная безопасная доза - 5 мкг/кг массы тела. Для более токсичных неорганических соединений мышьяка установлена норма 2 мкг/кг массы тела в сутки, т. е. 138 мкг в сутки для человека массой 69 кг. Необходимое поступление мышьяка в настоящее время научно не установлено, токсическая доза составляет 10-50 мг/сутки.
Кадмий(Cd). Относится к токсичным элементам. Известно, что кадмий, аналогично меди и цинку, снижает адреналиновую гипергликемию, но сам по себе не оказывает влияния на содержание сахара в крови. Соединения кадмия высоко токсичны, вызывают воспаление почек, жировое перерождение печени и сердца, кишечные кровотечения, обладают канцерогенным действием. В определенных условиях ионы кадмия, обладая большой подвижностью в почвах, легко переходят в растения, накапливаются в них и затем поступают в организм животных и человека.
Исследования, проведенные на животных различных уровней организации от микроорганизмов до млекопитающих, показали, что соли кадмия обладают мутагенными и канцерогенными свойствами и представляют потенциальную генетическую опасность. Кадмий блокирует работу ряда важных для жизнедеятельности организма ферментов. Кроме того, он поражает печень, почки, поджелудочную железу, способен вызвать эмфизему или даже рак легких. Вредность кадмия усугубляется его исключительной кумулятивностью. В связи с этим даже при незначительном количестве поступающего элемента его содержание в почках или в печени может через некоторое время достигнуть опасной концентрации. Кадмий плохо выводится, и от 50 до 75% его от попавшего количества удерживается в организме. Наиболее типичным проявлением отравления кадмием является нарушение процессов поглощения аминокислот, фосфора и кальция в почках. После прекращения действия кадмия повреждения, вызванные его действием в почках, остаются необратимыми. В организме человека содержится около 50 мг кадмия, токсическое действие может проявляться при поступлении 3-5 мг/сутки. ФАО и ВОЗ установили для него предельную суточную безопасную дозу поступления в организм человека 6,7 - 8,3 мкг/кг.
Сурьма(Sb). Достоверные данные о роли сурьмы в обмене веществ в организме человека в настоящее время отсутствуют. По своим свойствам сурьма близка к мышьяку, установлено угнетающее влияние сурьмы на ферменты, участвующие в углеводном, жировом и белковом обмене. Как и мышьяк, сурьма реагирует с сульфгидрильными группами, обладает токсичными и канцерогенными свойствами, возможно, вызывает иммунодефицит. Сурьма присутствует в скелете, печени, почках, крови (в большей степени в эритроцитах) и в других органах и тканях человека. Из организма сурьма выводится достаточно медленно, преимущественно с мочой (до 80%). Суточная потребность и пищевые источники сурьмы достоверно не установлены. В организме человека содержится около 2,5 мг сурьмы, среднесуточное поступление составляет около 50мкг, наступление токсического действия возможно при дозе 100 мг/сутки.
Ртуть(Hg). Относится к высокотоксичным элементам. Вызывает множество различных патологий и, вредна в любых количествах. Это высокотоксичный, кумулятивный яд. Поражает кроветворную, ферментативную, нервную системы и почки. Наиболее токсичны некоторые органические соединения, особенно метилртуть. Ртуть относится к числу элементов, постоянно присутствующих в окружающей среде и живых организмах Допустимая концентрация металлической ртути в воздухе - 0,0001 мг на один литр. Метилированная форма ртути из-за большей растворимости в жирах быстрее проходит через биологические мембраны по сравнению с неорганической ртутью. Например, метилированная ртуть легче проникает через плаценту, в результате чего воздействует на развивающиеся эмбрион и плод. Выявлены случаи высокой концентрации метилртути в крови новорожденных, в то время как содержание ртути в материнской крови соответствовало норме. При поступлении в организм из окружающей среды ртуть распределяется по органам и субклеточным структурам. В организме ртутные соединения проникают в различные органы и ткани, но больше всего их обнаруживают в крови, печени, почках и головном мозгу. В крови снижается количество эритроцитов, в печени и почках развиваются дегенеративные изменения. В желудочно-кишечном тракте возникают сильные воспалительные процессы. При остром отравлении ртутными соединениями отмечаются характерный металлический вкус во рту, слюнотечение, боли в деснах, зубах, животе, жидкие выделения из желудка, содержащие кровь. В дальнейшем вследствие поражения почек наступает полное прекращение мочеотделения, в организме накапливаются вредные вещества, усугубляющие тяжелое состояние, что приводит к смертельному исходу через 5-6 дней, а иногда и ранее. Выделение ртути из организма осуществляется различными путями, но очень медленно: через желудочно-кишечный тракт (18-20%), почками (40%), слюнными железами (20-25%). В хроническом случае поражается нервная система, нарушаются двигательные функции, секреция желудочно-кишечного тракта. Токсическое действие ртути сильно зависит от ее химической формы. Неорганические соли двухвалентной ртути вызывают нарушение деятельности почек, в то время как метилртуть в основном нарушает деятельность переферийной и центральной нервной системы. В организме человека по разным оценкам содержится 10-15мг ртути. ФАО и ВОЗ установлена недельная безопасная доза присутствия общей ртути 5 мкг, на каждый килограмм массы человеческого тела, токсическое действие возникает при поступлении 0,4 мг/сутки. Что же касается метилртути, то токсическое действие ее возникает при поступлении 3,3 мкг/кг массы тела.