Необходимость в сохранении здоровья населения предусматривает нормирование содержания тяжелых металлов в пищевых продуктах. Использование человеком в пищу продуктов животноводства (мясо, молоко, яйца) также должно предусматривать использование экологически чистой продукции, что может быть достигнуто нормированием содержания токсичных веществ, в частности тяжелых металлов, в кормах для сельскохозяйственных животных.
В табл. 2.13 представлены данные по временному максимально-допустимому уровню (МДУ) некоторых химических элементов в кормах, утвержденные Главным управлением ветеринарии Госагропрома СССР в 1987 году [23].
Однако следует отметить, что физиологические потребности в металлах у растений разные, что приводит к большому разбросу содержания тяжелых металлов в растительности даже на незагрязненных почвах (табл. 2.14) [24]
Таблица 2.13
Временный максимально-допустимый уровень (МДУ) некоторых химических элементов в кормах для сельскохозяйственных животных (мг/кг корма)
| Элемент | Комбикорма | Зерно и зерно-фураж | Грубые и сочные корма | Корне-клубне-плоды | ||||
| Свиньи | Птица | Крупный и мелкий рогатый скот | ||||||
| Откор-мочная | Яйценоская | Откор-мочный | Молочный | |||||
| Hg | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 0,1 | 0,05 | 0,1 | 0,05 | 0,05 |
| Cd | 0,4 | 0,4 | 0,30 | 0,4 | 0,30 | 0,3 | 0,30 | 0,30 |
| Pb | 3,0 | 5,0 | 3,00 | 5,0 | 3,00 | 5,0 | 5,00 | 5,00 |
| As | 1,0 | 1,0 | 0,50 | 1,0 | 0,50 | 0,5 | 0,50 | 0,50 |
| Cu | 80,0 | 80,0 | 80,00 | 30,00 | 30,00 | 30,0 | 30,00 | 30,00 |
| Zn | 100,0 | 100,0 | 50,00 | 100,00 | 50,00 | 50,0 | 50,00 | 100,00 |
| Fe | 200,0 | 200,0 | 100,0 | 200,0 | 100,00 | 100,0 | 100,00 | 100,00 |
| Sn | 1,0 | 1,0 | 0,50 | 1,0 | 0,50 | 0,5 | 0,50 | 0,50 |
| Ni | 3,0 | 3,0 | 1,00 | 3,0 | 1,00 | 1,0 | 3,00 | 3,00 |
| Se | 1,0 | 1,0 | 0,50 | 1,0 | 0,50 | 0,5 | 1,00 | 1,00 |
| Cr | 1,0 | 1,0 | 0,50 | 1,0 | 0,50 | 0,5 | 0,50 | 0,50 |
| Mo | 3,0 | 3,0 | 2,00 | 3,0 | 2,00 | 2,0 | 2,00 | 2,00 |
| Co | 2,0 | 3,0 | 2,00 | 3,0 | 2,00 | 1,0 | 1,00 | 2,00 |
Таблица 2.14
Содержание тяжелых металлов в растительности на незагрязненных почвах (усредненные данные)
| Элемент | Содержание, мг/кг сухого вещества | Элемент | Содержание, мг/кг сухого вещества | |
| Sr | 113,3 | Mo | 0,88 | |
| Mn | 104,8 | Cd | 0,78 | |
| Zn | 53,3 | Sc | 0,57 | |
| Cu | 9,9 | Co | 0,34 | |
| Ni | 8,1 | Sn | 0,18 | |
| Pb | 4,1 | Hg | 0,047 | |
| Cr | 1,3 |
Из сопоставления данных табл. 2.13 и табл. 2.14 следует, что содержания металлов на уровне МДУ или превышающем его характерно для таких металлов как Ni, Cr, Cd и Hg. Как низкое содержание металлов в почве, так и высокое может приводить к снижению урожайности растений. Нормальное содержание обеспечивает максимальный урожай.
В табл. 2.15 представлены данные по нормированию содержания тяжелых металлов в растениях [24].
Таблица 2.15
Нормирование содержания тяжелых металлов в растениях, (мг/кг сухого вещества)
| Элемент | Содержание | ||
| дефицитное | нормальное | токсичное | |
| Fe | <50 | 50-240 | ? |
| Mn | <20 | 25-250 | >500 |
| Zn | <20 | 25-250 | >400 |
| Cu | <5 | 6-15 | >20 |
| Pb | - | 2-14 | - |
| Co | - | 0-2 | >100 |
| Ni | - | 0-8 | >80 |
| Cd | - | 0-0,5 | >100 |
| Mo | <0,1 | 0,5-5 | ? |
| Cr | - | 0-0,5 | ? |
Представленные данные подтверждают вывод о том, что нормальный уровень содержания тяжелых металлов в растениях для некоторых металлов может превышать МДУ.
Тот факт, что содержание тяжелых металлов в сельскохозяйственных растениях может превышать МДУ, при выращивании на почвах с содержанием тяжелых металлов ниже МДУ, отмечен также в работе [25] на примере таких растений, как пшеница, ячмень, кукуруза и луговые травы. В этой же работе показано, что основная масса тяжелых металлов концентрируется в надземных и даже на незагрязненных почвах (табл. 2.14) [25] частях растений, т.е. отчуждается с урожаем. Часть их концентрируется в корневых системах и вновь поступает в почву при разложении корневых остатков.
При антропогенном загрязнении почвы тяжелыми металлами их содержание в кормах может стать выше значений МДУ.
Растения, произрастающие в условиях избытка тяжелых металлов, разделяют на 3 группы: накопители, исключители и индикаторы. Накопители отличаются повышенным содержанием металла в растительных органах независимо от его концентрации в почве. У исключителей поступление токсикантов в надземную массу задерживается и остается на низком уровне в широком диапазоне концентраций этих элементов во внешней среде. И только при содержании выше критического уровня начинается неограниченное поступление загрязнителей в растения, когда его механизмы нарушаются. У индикаторов поглощение и транспорт тяжелых металлов в надземную часть пропорционально их концентрации в почве [26].
Чувствительность растений к действию тяжелых металлов имеет практическое значение. С одной стороны необходимо выявить растения, наиболее чувствительные к загрязнению почв, для определения опасного уровня загрязнения, что тесно связано с нормированием содержания в них тяжелых металлов. С другой стороны, необходимо найти наиболее устойчивые к токсикантам культуры для безопасного использования загрязненных почв.
Что же делать с сельскохозяйственной продукцией, содержащей тяжелые металлы в количествах, в несколько раз превышающих установленные нормативы? По мнению авторов работы [27] существуют только два возможных варианта: первый – уничтожить выращенную сельскохозяйственную продукцию, второй – перемешать грязную продукцию с чистой.
Выводы
1. Рассмотрены основные принципы нормирования качества окружающей природной среды. Объектами охраны окружающей природной среды являются природные объекты, природные ресурсы и природные комплексы. К природным объектам относятся земля, недра, воды, леса, животный мир, воздух. Природные ресурсы являются источниками потребления природы человеком и делятся на исчерпаемые и неисчерпаемые, возобновляемые и невозобновляемые. Природные комплексы- территории, на которых функционирует несколько природных объектов (заповедники, национальные парки, редкие ландшафты), находящихся под охраной закона.
2. Показано, что нормирование качества окружающей природной среды - это деятельность по установлению нормативов предельно допустимых воздействий человека и сохранения растительного и животного мира. Гигиеническое нормирование охватывает также производственную и жилично - бытовую сферу жизни человека.
3. Среди различных токсических веществ, загрязняющих воду, воздух и почву, проявляющие высокую токсичность при очень низких концентрациях.
Показано, что основной путь поступления тяжелых металлов в окружающую среду - это антропогенная деятельность человека, связанная с промышленными предприятиями по их добыче, переработке и использованию. Рассмотрены основные сведения о негативном воздействии соединений некоторых тяжелых металлов (меди, цинка, свинца, мышьяка, хрома, марганца, железа, кобальта и никеля). На организм человека.
4. Рассмотрены и проанализированы значения предельно – допустимых концентраций (ПДК) тяжелых металлов в воздухе, воде и почве. Отдельно проанализированы значения ПДК в пищевых продуктах, употребляемых человеком, и в кормах сельскохозяйственных животных. Показано, что для обеспечения безопасности и здоровья людей необходим более тщательный контроль за содержанием тяжелых металлов.
Приложение
Краткий словарь экологических терминов
Биосфера – оболочка Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба.
Вода очищенная – вода, доведенная до содержания в ней количества примесей, не превышающего естественного фона или допустимой величины.
Вода чистая – вода, не содержащая загрязнений. С санитарной точки зрения В.ч. – не вызывающая у человека ухудшения здоровья.
Деградация – постепенное ухудшение, утрата исходных качеств.
Доза предельно допустимая (ПДД) – максимальное количество вредного агента, проникновение которого в организмы (через дыхание, пищу и т.д.) или их сообщества еще не оказывает на них пагубного влияния. Устанавливается единовременная ПДД и ПДД за определенный промежуток времени (час, день и т.п.).
Доза токсичная – минимальное количество вредного агента, приводящее к заметному отравлению организма.
Загрязнение антропогенное – загрязнение, возникающее в результате хозяйственной деятельности людей.
Загрязнение трансграничное – загрязнение среды, охватывающее территорию нескольких государств или целые континенты и формирующееся за счет трансграничного переноса загрязнителей.
Зона санитарно-защитная – полоса, отделяющая промышленное предприятие от селитебной территории (населенного пункта).
Зона жилая (селитебная) – район населенного пункта, предназначенный исключительно или почти исключительно для размещения жилья с выводом из него или запрещением строительства в нем промышленных объектов.
Канцероген – вещество или физический агент, способствующие развитию злокачественных новообразований или их возникновению.
Количество предельно допустимые остаточные (ПДОК) – количества вредных веществ в пищевых продуктах, способных к накоплению в рыбе и др. организмах.
Концентрация максимальная разовая – концентрация загрязнителя в воздухе (населенных мест), не вызывающая рефлекторных реакций в организме человека.
Концентрация среднесуточная предельно допустимая – концентрация загрязнителя в воздухе, не оказывающая на человека прямого или косвенного вредного воздействия при круглосуточном вдыхании.
Лимитирующий (ограничивающий) фактор – ограничитель для течения какого-либо процесса или существования организма.
Лимитирующий признак вредности – признак, характеризующийся наименьшей безвредной концентрацией вещества в воде.
Локальный – относящийся к ограниченной местности.
Нормирование качества среды (воды, воздуха, почвы) – установление пределов, в которых допускается изменение ее естественных свойств. Обычно норма определяется по реакции самого чуткого к изменениям среды вида организмов (организм - индикатора), но могут устанавливаться также санитарно-гигенические и экономически целесообразные нормативы.
Среда обитания – совокупность конкретных абиотических и биотических условий, в которых обитает данная особь, популяция или вид.
Сток загрязненный – сточные воды, содержащие примеси в количествах, превышающих ПДК.
Токсические вещества – ядовитые вещества.
Толерантность – способность организма переносить неблагоприятное влияние того или иного фактора среды.
Экология – наука, изучающая взаимоотношения живых организмов между собой и окружающей средой.
Доза летальная (абсолютная)LD – минимальное количество вредного агента, попадание которого в организм неминуемо приводит к его смерти.
Литература
1. Израэль Ю.А Экология и контроль состояния природной среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984. 560 с.
2. Опекунов А.Ю Экологическое нормирование. СПб.: ВнииОкеология, 2001. 216 с.
3. Цветкова Л.И., Алексеев М.И. и др. Экология. СПб.: Химиздат, 2001. 552 с.
4. Ахметов Т.Г, Порфирьева Р.Т. Химическая технология неорганических веществ. т. 1. М.: Высшая школа, 2002. 688 с.
5. Ахметов Т.Г, Порфирьева Р.Т. Химическая технология неорганических веществ. т. 2. М.: Высшая школа, 2002. 533 с.
6. Пестриков С.В, Красногорская Н.Н., Сапожникова Е.Н., Исаева О.Ю. Снижение экологической опасности металлсодержащих сточных вод. Уфа.: Изд-во УГАТУ, 2006. 252 с.
7. Заславский Е.М. О Нормирования в области охраны окружающей среды // Экология производства. 2006. №6. С. 58 – 64.
8. Беспамятнов Г.П. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе и воде. Л.: Химия, 1975. 456 с.
9. Кобата – Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 439 с.
10. Саэт Ю.Э., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 334 с.
11. СанПиН 2.1.1.573 – 96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения».
12. Ильин В.Б. Оценка существующих экологических нормативов содержания тяжелых металлов в почве // Агрохимия. 2000. №9. С. 74 – 80.
13. Матвеев Ю.М., Прохоров А.Н. Проблемы экологического нормирования содержания химических соединений в почвах различных типов // Тезисы докладов международной конференции «Проблемы антропологического почвообразования». т. 3. 1997. С. 53 – 56.
14. Алексеева А.С. Влияние применения нетрадиционных органических удобрений на накопление тяжелых металлов и биологическую активность дерново-подзолистых супесчаных почв. Дисс. канд. биол. Наук. Москва, МГУ, 2002. 145с.
15. Обухов А.И. Методические основы разработки ПДК ТМ и классификация почв по загрязнению. Система методов изучения почвенного покрова, деградированного под влиянием химического загрязнения. М.: Мир, 1992. 20 с.
16. Аристархов А.Н. Оптимизация питания растений и применения удобрений в агроэкосистемах. М.:ЦИНАО, 2000. 524 с.
17. Габович Р.Д., Припутина Л.С. Гигиенические основы охраны продуктов питания от вредных химических вещств. Киев.: Здоровье, 1987. 248 с.
18. Рейли К. Металлические загрязнения пищевых продуктов. М.: Агропромиздат, 1985. 183 с.
19. Черников В.А., Алексахин В.М., Голубев А.В. и др. Агроэкология. М.: Колосс, 2000. 536 с.
20.Кузубова Л.И. Токсиканты в пищевых продуктах // Аналитический обзор. Новосибирск, 1990. 127 с.
21. Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Эколого-аналитический мониторинг суперэкотоксикантов. М.: Химия, 1996. 319с.
22. Скибенко В.В., Вихрова О.Е. Регламентация загрязняющих веществ в биосфере. М.: Инфермэлектро, 2003. 48с.
23. СанПиН 2.1.7.573 – 96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения».
24. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. Новосибирск.: Наука, 1991. 151 с.
25. Фирсова В.П., Павлова Т.С., Тощев В.В, Прокопович Е.В. Сравнительное изучение содержания тяжелых металлов в лесных, луговых и пахотных почвах лесостепного Зауралья // Экология. 1997. №2. С. 96 – 101.
26. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропромиздат, 1987.142 с.
27. Мильчакова О.В., Иванов А.И., Тяжелые металлы в сельскохозяйственных растениях // Экология и промышленность России. 2000. №9.С.38 – 40.