ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ ТОКСИЧНЫМИ ХИМИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Источниками загрязнения пищевых продуктов токсичными химическими элементами являются:
отходы химических и металлургических предприятий; выхлопные газы автомобилей;
неконтролируемое применение химических удобрений; разработка полезных ископаемых.
Согласно директивам ФАО/ВОЗ, в международной торговле продуктами питания контролируют содержание следующих токсичных химических элементов: ртути, кадмия, свинца, мышьяка, меди, цинка, железа, стронция.
В соответствии с техническим регламентом ТР ТС 021/2011 и СанПиН 2.3.2.1078- 01, в продуктах питания контролируют содержание ртути, кадмия, свинца, мышьяка, меди, железа, олова, хрома, никеля, цинка. Содержание радионуклидов стронция-90 и цезия-137 контролируют для обеспечения радиационной безопасности пищевых продуктов.
В воде централизованных систем питьевого водоснабжения контролируют концентрацию следующих химических элементов: алюминия, бария, бериллия, бора, железа, кадмия, марганца, меди, молибдена, мышьяка, никеля, ртути, свинца, селена, стронция, хрома, цинка, фтора и хлора.
ТОКСИКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТОКСИЧНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Свинец (Pb) – один из самых распространенных и опасных токсикантов, сильный яд, действующий на все живое.
Растения, выращенные на почвах, загрязненных свинцом, вблизи свинцово- плавильных, аккумуляторных заводов, предприятий цветной металлургии и автострад, содержат до 1 мг/кг свинца и более. Растения, которые в наибольшей степени накапливают свинец – это чай и злаковые.
Взрослыми людьми свинец усваивается на 10%, детским организмом - на 30-40%.
Из крови свинец поступает в мягкие ткани и кости, где депонируется в виде фосфата.
90% поступившего свинца выводится из организма с фекалиями, остальные 10% с мочой и другими биологическими жидкостями. Биологический полупериод выведения
свинца из мягких тканей и органов составляет около 20 дней, из костей – до 20 лет.
Свинец вызывает сильные изменения нервной, пищеварительной системы, крови, сосудов и почек; отрицательно влияет на половую функцию организма (угнетение активности стероидных гормонов, гонадотропной активности, нарушение сперматогенеза); подавляет многие ферментативные процессы; активно влияет на синтез белка, энергетический баланс и генетический аппарат клетки.
Механизм токсического действия свинца определяется двумя основными процессами:
блокадой функциональных SH-групп белков, что приводит к ингибированию многих важных ферментов;
проникновением свинца в нервные и мышечные клетки, образованием лактата и фосфата свинца.
Признаки острого отравления: вначале бессонница, возбудимость; затем – утомляемость, депрессия, головные боли, головокружения, неприятный запах во рту, тошнота, рвота, колики в животе, боли в области поджелудочной железы. Более поздними симптомами являются расстройства функций нервной системы, проявление агрессивности, поражения головного мозга.
Доза свинца 155…454 мг/кг вызывает смерть. Доза свинца 4,8…5,4 мг/кг дает признаки отравления через 1…16 дней (для ребенка опасная доза уже 1 мг/кг).
В соответствии с действующими нормативными документами, ДСД свинца составляет 0,007 мг/кг массы тела, ДУ в питьевой воде 0,03 мг/дм3.
На всасывание свинца влияет состав рациона питания. Пониженное содержание в рационе кальция, железа, пектина, белков и повышенное поступление витамина D увеличивают усвоение свинца организмом.
Хорошо связывают свинец и способствуют выведению его из организма овощи и фрукты, содержащие пектиновые вещества (особенно свекла, морковь, яблоки, сливы без кожицы), морские водоросли, а также серосодержащие продукты (чеснок, лук, капуста).
Мышьяк (As). Источником загрязнения продуктов питания являются удобрения, используемые в сельском хозяйстве, стерилизаторы почв, консерванты древесины.
Высокая концентрация мышьяка отмечается в некоторых продуктах питания: в печени, пищевых гидробионтах, особенно в морских.
Мышьяк в зависимости от дозы может вызывать острое и хроническое отравление. Хроническая интоксикация возникает при длительном употреблении питьевой воды с содержанием мышьяка 0,3…2,2 мг/дм3. Разовая доза мышьяка в 30 мг смертельна для
человека.
Биологический ДУ мышьяка в моче 1 мг/дм3, а концентрация 2…4 мг/дм3 свидетельствует об интоксикации.
Признаки отравления: желудочно-кишечные расстройства (отсутствие аппетита, тошнота, позывы на рвоту, боль в желудке, диспепсия, а в тяжелых случаях – цирроз печени); поражение слизистых оболочек и кожи, слезотечение, светобоязнь, отек век; поражение нервной системы (головные боли, нарушения мышления и т.п.).
Специфические симптомы интоксикации мышьяком: утолщение рогового слоя кожи ладоней, подошв; накапливается в волосах, ногтях.
Мышьяк действует на нервную систему, стенки сосудов, вызывает нарушение проницаемости и паралич капилляров. При отравлении им развиваются некробиотические поражения печени, сердца, кишечника, почек, трофические кожные заболевания и поражения ногтей, замедляются окислительные процессы в тканях.
Механизм токсического действия мышьяка связан с блокированием тиоловых групп ферментов, которые контролируют тканевое дыхание, деление клеток и другие жизненно важные процессы.
В соответствии с действующими нормативными документами ДСД мышьяка 0,05 мг/кг массы тела.
Кадмий (Cd) широко применяется на различных предприятиях при производстве пластмасс, полупроводников. В некоторых странах соли кадмия используются как антисептические препараты. Кадмий содержат также фосфатные удобрения и навоз.
В природе в чистом виде кадмий не встречается. 80% кадмия поступает в организм с пищевыми продуктами, 20% - через легкие из атмосферы и при курении.
Больше всего кадмия содержится в растительном сырье. Растения легко поглощают кадмий из почвы (до 70%) и из воздуха (30%). Особенно большую опасность могут представлять грибы, которые накапливают кадмий в очень высоких концентрациях. Источником загрязнения растительного сырья служат минеральные удобрения, особенно фосфатные, речной ил, загрязненный промышленными отходами, а также ил из городских очистных сооружений.
Кадмий считается одним из наиболее ядовитых веществ. Он действует прежде всего на органы дыхания и желудочно-кишечный тракт. Его действие проявляется также в поражении центральной и периферической нервной системы, внутренних органов, главным образом сердца, печени, скелетной мускулатуры и костной ткани, нарушении функции половых органов. При повышенном суточном потреблении кадмия
у людей может встречаться токсикоз, возникновение гипертонии, поражение кожи и половых органов.
Повышенный риск заболеть имеют женщины старше 40 лет, беременные, дети грудного возраста.
Главной мишенью биологического действия кадмия являются почки. Кадмий является антагонистом цинка, кобальта, селена и ингибирует активность ферментов, содержащих эти металлы. Механизм действия кадмия заключается в угнетении активности ряда ферментных систем, нарушении фосфорно-кальциевого обмена.
Отмечены мутагенный, канцерогенный и тератогенный эффекты кадмия.
Признаки отравления: рвота, тошнота, боли в животе. При дозе 30 мг и более отравление может привести к смертельному исходу.
В соответствии с действующими нормативными документами ДСД кадмия 0,001 мг/кг массы тела, ДУ кадмия в питьевой воде 0,001 мг/дм3.
Соединения кадмия плохо всасываются, накапливаются в организме, чаще всего в костях, почках и железах внутренней секреции. Кадмий может связываться с гемоглобином и длительно сохраняться в крови. Выведение его из организма происходит медленно, в основном через желудочно-кишечный тракт.
В районах, где установлено высокое содержание кадмия, необходимо обеспечивать рациональное питание, богатое белками, серосодержащими аминокислотами, витамином С, цинком, железом, медью.
Профилактическая диета должна содержать не менее 800 мг кальция в сутки. В осенне-зимний период показано УФ-облучение.
Ртуть (Hg). Благодаря своим химическим свойствам (растворимость, летучесть) ртуть широко распространена в природе.
Загрязнение пищевых продуктов ртутью происходит:
в результате естественного процесса испарения из земной коры;
при использовании в народном хозяйстве в производстве хлора, щелочей; в электротехнической промышленности, медицине, сельском хозяйстве.
Ртуть – один из самых опасных и высокотоксичных элементов, является ядом кумулятивного действия, обладает способностью накапливаться в растениях, животных и в организме человека.
Токсичность ртути зависит от вида ее соединений, которые по-разному всасываются, метаболизируются и выводятся из организма. Наиболее токсичны алкилртутные соединения с короткой цепью – метилртуть, этилртуть, диметилртуть.
Метилирование ртути осуществляют аэробные и анаэробные микроорганизмы, а
также микроскопические грибы, находящиеся в почве, в верхнем слое донных отложений водоемов.
Наиболее высокие концентрации ртути обнаружены в шляпочных грибах. В отличие от растений, в грибах может синтезироваться метилртуть.
Миграция ртути в окружающей среде осуществляется двумя путями:
перенос паров элементарной ртути от наземных источников в мировой океан;
циркуляция соединений ртути, образующихся в процессе жизнедеятельности бактерий.
Второй тип круговорота является наиболее опасным.
Ртуть содержится в продуктах животноводства, куда попадает из водоемов.
При варке рыбы, мяса концентрация ртути снижается, при варке грибов остается неизменной. Это различие объясняется тем, что в грибах ртуть связана с аминогруппами азотсодержащих соединений, в рыбе и мясе – с серосодержащими аминокислотами.
С белками ртуть образует более или менее прочные комплексы – металлопротеиды, которые влияют на ферментативные процессы и вызывают нарушения функций центральной нервной системы.
Неорганические соединения ртути нарушают обмен витамина С, пиридоксина (витамин В6), кальция, меди, цинка, селена; органические – обмен белков, цистеина, витамина С, токоферолов, железа, меди, марганца, селена.
Признаки отравления: головные боли, стоматит, набухание, покраснение и кровоточивость десен; набухание лимфатических узлов и слюнных желез; повышение температуры; расстройства пищеварения (тошнота, рвота, кровавый понос); резкие изменения в почках.
Из организма ртуть выводится через желудочно-кишечный тракт, почки, печень, потовые и молочные железы.
В соответствии с действующими нормативными документами, ДСД ртути 0,001 мг/кг массы тела, ДУ в питьевой воде 0,0005 мг/дм3.
Защитным эффектом обладают цинк и селен. Их защитное действие обусловлено образованием нетоксичных комплексов.
Токсичность неорганических соединений ртути снижают аскорбиновая кислота и повышенные концентрации меди, токсичность органических соединений – протеины, цистеин, токоферолы. Избыточное поступление с пищей пиридоксина усиливает токсичность ртути.
Медь (Cu) содержится в земной коре, морской воде.
Медь принимает активное участие в процессах жизнедеятельности. Дефицит меди вызывает анемию, недостаточность роста, ряд других заболеваний.
При длительном воздействии высоких доз меди наступает интоксикация и развиваются специфические заболевания.
Источники попадания меди в организм:
промышленные выбросы, оборудование, тара;
пищевые продукты, в которых содержание меди высокое (напитки).
СанПиН 2.3.2.1078-01 ограничивает концентрацию меди в жировых продуктах, предназначенных для длительного хранения (в сливочном масле, в растительном масле), где она действует как прооксидант.
Железо (Fe) в небольших дозах необходимо организму человека, так как входит в состав железосодержащих ферментов (каталазы, пероксидазы и др.), гемоглобина крови и миоглобина мышечной ткани.
На организм человека железо и его соединения оказывают общетоксическое действие. Пути попадания в продукты – контакт с тарой и оборудованием.
Железо является специфическим загрязнителем и в качестве показателя безопасности учитывается для алкогольных напитков; для растительных масел и продуктов их переработки, а также сливочного масла, предназначенных для длительного хранения, где оно может действовать как прооксидант.
Олово (Sn). Необходимость олова для организма человека не доказана. Неорганические соединения олова менее токсичны, органические – более токсичны.
Эти соединения находят применение в сельском хозяйстве и химической промышленности.
Основные источники загрязнения оловом – консервные банки, фляги, кухонная посуда, тара и оборудование. Активность перехода олова в пищевые продукты повышается при температуре хранения выше 20оС и при высоком содержании в продукте органических кислот, нитратов и окислителей.
Опасность отравления оловом увеличивается в присутствии свинца. Отравление оловом может вызывать признаки острого гастрита, также олово отрицательно влияет на активность ферментов.
Признаки отравления: наблюдаются тошнота, тяжесть и боли в желудке, боль в горле и конечностях.
В организме олово может накапливаться в основном в костях; период выведения из костей – 20-40 дней. Олово выводится из организма через желудочно-кишечный
тракт.
Олово нормируется как показатель безопасности в основном для консервов в жестяной таре.
Никель (Ni) нормируется только для гидрогенизированных жиров и жировых продуктов, содержащих гидрогенизированные жиры. Имеются данные, что регулярное потребление жировых продуктов, содержащих повышенные концентрации никеля, способствует развитию онкологических заболеваний.
Допустимые суточные дозы поступления в организм наиболее токсичных химических элементов по рекомендациям ФАО/ВОЗ и их допустимые уровни в продуктах питания и питьевой воде по нормам технического регламента ТР ТС 021/2011, СанПиН 2.3.2.1078-01 и СанПиН 2.1.4.1074-01 суммированы в табл. 3.1.
Таблица 3.1. – ДСД наиболее токсичных химических элементов и их ДУ в пищевых продуктах и питьевой воде
| Наименование токсичного химического элемента | ДСД токсичного химического элемента, мг/кг массы тела | ДУ токсичного химического элемента | |
| в продуктах питания, мг/кг | в питьевой воде, мг/дм3 | ||
| Свинец | 0,007 | 0,1…3,0 | 0,03 |
| Мышьяк | 0,05 | 0,05…1,0 | 0,05 |
| Кадмий | 0,001 | 0,01…1,0 | 0,001 |
| Ртуть | 0,001 | 0,005…0,4 | 0,0005 |
| Железо | 1,5 | ||
| Медь | 0,5 | 0,4 | 1,0 |
| Хром | 0,5 | ||
| Олово | |||
| Никель | 0,7 |