Экотоксикология

Биологическое действие нитратов и нитритов на организм человека. Потенциальная токсичность нитратов, содержащихся в повышенной концентрации в пищевом сырье и продуктах питания, заключается в том, что они при определенных условиях могут восстанавливаться до нитритов, которые обусловливают серьезное нарушение здоровья не только детей, но и взрослых.
В организме человека нитриты из нитратов образуются в пищеварительном тракте (желудке и кишечнике) или уже непосредственно в полости рта. Концентрация нитратов в слюне пропорциональна их количеству, потребляемому с пищей. Величина этой концентрации влияет на образование нитритов. Проникая вместе с пищей в слюну и тонкий кишечник, нитраты микробиологически восстанавливаются до нитритов, в результате в крови образуются нитрозил-ионы.
Поступающие с пищей нитраты всасываются в пищеварительном тракте, попадают в кровь и с ней в ткани. Через 4—12 ч большая их часть (80 % у молодых и 50 % у пожилых людей) выводится из организма через почки. Остальное их количество остается в организме.
Особенно чувствительны к действию нитратов и нитритов дети младшего возраста. Это связано со слабой активностью у них ферментов. В частности, в Швеции не рекомендуется давать маленьким детям некоторые виды овощей, выращенные с применением минеральных удобрений, если даже содержание нитратов в них не превышает допустимого уровня.
Токсическое действие нитритов в человеческом организме проявляется в форме метгемоглобинемии. Нитрозил-ионы окисляют двухвалентное железо Fe2+ гемоглобина в трехвалентное Fe3+. В результате такого окисления гемоглобин, имеющий красную окраску, превращается в NO-метгемоглобин с темно-коричневой окраской.
При нормальном физиологическом состоянии в организме образуется примерно 2 % метгемоглобина, поскольку редуктазы красных кровяных телец (эритроцитов) взрослого человека обладают способностью превращать образовавшийся метгемоглобин снова в гемоглобин. Первые признаки (головокружение, одышка) наблюдаются при содержании в крови 6—7 % метгемоглобина. Легкая форма заболевания проявляется при содержании в крови 10—20% метгемоглобина, средняя — 20—40, а тяжелая — более 40 % метгемоглобина. При тяжелой форме возможен летальный исход, так как метгемоглобин не способен переносить кислород.
Нитраты и нитриты способны изменять активность обменных процессов в организме. Это обстоятельство используют в животноводстве. При добавлении в рацион определенных количеств нитритов при откорме свиней снижается интенсивность обмена и происходит отложение питательных веществ в запасных тканях животного.
Установлено, что нитраты могут угнетать активность иммунной системы организма, снижать устойчивость организма к отрицательному воздействию факторов окружающей среды. При избытке нитратов чаще возникают простудные заболевания, а сами болезни приобретают затяжное течение.
В каждой стране, в том числе и Российской Федерации, установлены предельно допустимые концентрации нитратов. В листовых овощах они составляют 2000 мг/кг, свекле столовой— 1400, капусте — 500—900, луке (перо) — 600, кабачках — 400, моркови — 250—400, огурцах, томатах — 150, луке репчатом, арбузах, дынях — 60—90 мг/кг.
В связи с проблемой отравления нитратами и нитритами не только человека, но и сельскохозяйственных животных разработаны их предельно допустимые уровни (ПДУ) в кормах этих животных. В мясокостной, рыбной муке нитраты составляют 250 мг/кг, картофеле, зернофураже — 300, жмыхах и шротах — 450, зеленых кормах, силосе, комбикормах — 500, сухом свекловичном жоме — 800, грубых кормах (сено, солома) — 1000, травяной муке, свекле кормовой — 2000 мг/кг сырого продукта.

Нитраты — соли азотной кислоты с радикалом (NO3-), широко распространенные в окружающей среде, главным образом в почве и воде. Ион N03~He поглощается почвой, поэтому весь нитратный азот находится в почве в растворе, легко подвижен и доступен для растений. Нитраты входят в состав удобрений, а также являются естественным компонентом пищевых продуктов растительного происхождения. Нитриты —соли азотистой кислоты (N02~) — содержатся в растениях в небольшом количестве, в среднем 0,2 мг/кг, поскольку они представляют собой промежуточную форму восстановления окисленных форм азота до аммиака. На первой стадии с помощью фермента нытратредуктазы нитраты восстанавливаются до нитритов. На второй стадии с участием фермента нитритредуктазы происходит восстановление нитритов до аммиака, который растения используют для синтеза аминокислот и других азотсодержащих органических веществ. Концентрация нитратов в пищевой продукции зависит в основном от неконтролируемого использования азотных удобрений. При этом некоторые пестициды, например гербицид 2,4-Д, усиливают накопление нитратов растениями в 10—20 раз.
В больших количествах нитраты опасны для здоровья человека. Человек относительно легко переносит дозу нитратов в 150—200 мг/сут, 500 считается предельно допустимой дозой, а 600 мг/сут —доза, токсичная для взрослого человека. Для грудных детей токсичной является доза 10 мг/сут.
Министерством здравоохранения РФ утверждена ДСД нитратов — 5мг/кг массы тела человека, ДСД нитритов — 0,2 мг/кг, за исключением детей грудного возраста. Острое отравление отмечается при одноразовой дозе —200—300 мг, летальный исход — 300—2500 мг. Взрослый человек может получать с продуктами питания 300—350мг нитратов ежедневно. Поступление допустимого количества нитратов не вызывает никаких изменений ни у человека, ни у его потомков. Эта доза нитратов соответствует рекомендациям ВОЗ.
Для увеличения урожайности растительной продукции в почву вносят повышенное количество азотсодержащих удобрений. Это приводит к увеличению содержания нитратов в растительном сырье и продуктах. Если овощи выращены без дополнительного внесения азотных удобрений, содержание в них нитратов будет примерно следующим: салат — 2900 мг/кг, петрушка — 250, капуста — 100, картофель — 20 мг/кг. При избытке азота в почве наибольшее количество нитратов накапливается в шпинате — до 6900 мг/кг, свекле — до 5000, салате —до 4400, редисе — до 3500 мг/кг. Наименьшее количество нитратов содержится при таких условиях в томатах. В молодых растениях нитратов на 50—70 % больше, чем в зрелых. Их содержание возрастает по направлению к корню. Например, в листьях белокочанной капусты нитратов на 60—70 % меньше, чем в кочерыге. В листьях салата их на 40—50 % меньше, чем в листовых черенках (Донченко, Надыкта, 2001).
Однако повышенное содержание нитратов в растениях может быть обусловлено не только применением больших доз азотных удобрений, но и рядом других факторов, влияющих на метаболизм азотсодержащих соединений. Такими факторами являются соотношение различных питательных веществ в почве, освещенность, температура, влажность и др. Факторы, тормозящие процесс фотосинтеза, замедляют скорость восстановления нитратов и включения их в состав белков.
Причиной повышенного содержания нитратов в овощах, выращенных под пленкой или в теплицах при большой загущенное посева, является недостаток света. Поэтому растения с повышенной способностью аккумулировать нитраты не следует выращивать в затемненных местах, например в садах.
Известно, что овощи, выращенные в открытом грунте в период большой продолжительности светового дня, имеют большую питательную ценность, чем те, которые были выращены в защищенном грунте или в конце лета, когда продолжительность светового дня меньше. Большая освещенность и наличие большого количества солнечного света способствуют снижению содержания нитратов в растениях. Так же действует и повышение температуры и влажности воздуха, способствуя увеличению активности нитрит-редуктазы, что ведет к снижению содержания нитратов в плодах и овощах.
На концентрацию нитратов в растениях оказывают влияние и сроки уборки урожая. Так, увеличение продолжительности вегетации в весенний период положительно сказывается на снижении содержания нитратов в овощах.
Следует также отметить, что при транспортировке, хранении и переработке сырья и продуктов питания может происходить микробиологическое восстановление нитратов под действием фермента нитритредуктазы. Поэтому особенно опасно хранить готовые овощные блюда, содержащие нитраты, при повышенной температуре и в течение длительного времени.
К основным источникам нитратов в сырье и продуктах питания относятся также нитратные пищевые добавки, вводимые в мясные изделия для улучшения их органолептических показателей и подавления размножения некоторых патогенных микроорганизмов.