Экологические последствия распространения нитратов
Содержание
Нитраты и их влияние на природу
Загрязнение почвы нитратами
Экологические последствия распространения нитратов
Электродиализ как метод удаление ионных примесей из растворов
2.1 Объект и методика исследования
3 Результаты и обсуждение
4. Список используемой литературы
Введение
В последнее время усиливающиеся антропогенное воздействие на окружающую среду приводит к тому, что количество вредных для человека солей и ионов в продуктах питания и воде растет. К одним из таких ионов относятся нитрат-ионы.Они способны накапливаться в почве и воде, что становится экологическим фактором, определяющим не только режим питания растении, обмен веществ и продуктивность, но и качество урожая, воды и воздуха.
Содержание нитратов в избыточных количествах ухудшает биологическое качество растительной продукции. Нитраты являются канцерогенами, поэтому их содержание в продуктах жестко регламентируется различными стандартами.В связи с этим возрастает необходимость использования высокоэффективных промышленных процессов для удаления подобных солей. Одним из таких процессов является электродиализ.
Обзор литературы
Нитраты и их влияние на природу
Нитраты — это соли азотной кислоты, которые накапливаются в продуктах и воде при избыточном содержании в почве азотных удобрений, а также попадании кислотных дождей. Азотная кислота, прародитель нитратов, является самым сильным окислителем. Основные источники нитратов в ненарушенных агроландшафтах — органическое вещество почвы, минерализация которого обеспечивает постоянное образование нитратов. Скорость минерализации органического вещества зависит от его состава, совокупности экологических факторов, степени и характера землепользования. Поэтому динамика нитратов в земных экосистемах определенным образом связана с малым биологическим круговоротом азота.
Сельскохозяйственное использование почвы приводит к уменьшению запасов органического азота. Убыль почвенного азота усиливается при проведении агротехнических мероприятий, стимулирующих минерализацию органического вещества (севообороты с паром и пропашными культурами, интенсивная обработка почвы, внесение повышенных доз минеральных удобрений). В этой связи роль почвенного азота в загрязнении природных вод нитратами и в накоплении растениями, по-видимому, более существенная, чем считалось до сих пор.
Загрязнение почвы нитратами
Если в почве наблюдается недостаток азота, то замечается замедление роста растений, мельчают листья, иногда окрашиваются в желто-зеленые или бледные тона (хлороз листьев). Нехватка азота часто наблюдается на любых почвах, где не хватает удобрений.
Основными источниками нитратов в почве являются:
· Минеральные удобрения — соли азотной кислоты (селитры). И в наше время широко применяются в сельском хозяйстве;
· Вносимые природные удобрения и гниющие растения.Растительное сырье, перегнивая в почве, служит природным источником азотистых соединений.
Необходимая и безопасная доза азота- 0,5-1кг на каждую сотку. Избыток азота уходит из почвы в виде газа-аммиака, также нитраты хорошо растворяются в воде.
Растения усваивают азот из почвы. При правильном азотном питании растения хорошо растут и развиваются. Азот используется для синтеза белков — основы жизнедеятельности всякого организма. У плодовых деревьев и ягодных кустарников он не только повышает урожай, но и улучшает качество плодов.Азот усваивается растениями после нитрификации — процесса превращения азотосодержащих веществ в форму, пригодную для усвоения высшими растениями:
Аммиак — Нитриты — Нитраты.
Среди многих причин, обусловливающих накопление нитратов в растениях, следует выделить следующие:
· видовая и сортовая специфика накопления нитратов;
· условия минерального питания,
Зачастую факторы, способствующие накоплению нитратов, воздействуют в комплексе, что осложняет прогнозирование уровня. Наиболее интенсивно азот поглощается во время роста и развития стеблей и листьев. При созревании семян потребление азота из почвы практически прекращается.
Способность к накоплению нитратов у разных растений неодинакова. Наиболее выражена она у листовых овощей — салатов, капусты, зеленых культур, а также у корнеплодов; в меньшей степени — у томата, баклажана, перца. Тыквенные культуры — кабачок, патиссон, огурец, тыква, арбуз и дыня — склонны к накоплению нитратов и наиболее чувствительны к изменению внешних условий выращивания. Количество накопленных нитратов во многом определяется сбалансированностью минерального питания, интенсивностью освещенности, температурным режимом и влажностью, а также сортовыми особенностями.
Экологические последствия распространения нитратов
Избыточное количество нитратов вызывает не нормальный ход функционирования природных экосистем и живых организмов, происходит снижение биологической ценности продукции и возрастает негативное воздействие на человека и животных. Образование и накопление нитратов в почве и в воде становится экологическим фактором, определяющим не только режим питания растений, обмен веществ и продуктивность, но и качество урожая, воды и воздуха.
Содержание нитратов в избыточных количествах ухудшает биологическое качество растительной продукции, создает потенциальную опасность для здоровья человека и животных.
Источник
Источники и возможные последствия для здоровья человека загрязнения почвы пестицидами, нитратами и тяжелыми металлами
В результате хозяйственной деятельности человека почва загрязнена пестицидами, тяжелыми металлами, канцерогенными веществами, нитратами, диоксинами и их соединениями.
Загрязнение пестицидами. Воздействие на человека: подавляют иммунную систему, нервную систему, поражают почки, вызывают цирроз печени и хронический гепатит, приводят к мутагенным последствиям, заболеваниям раком.
Загрязнение тяжелыми металлами:
Свинец – производство кабелей, электрических аккумуляторов, красок, пигментов, в химическом машиностроении, пиротехнике, полиграфии, сельском хозяйстве. Воздействие на человека: нарушает биохимические процессы в организме, нарушает синтез гемоглобина, поражает почки, печень, зрение, желудок, мозг, нервную и сердечно-сосудистую системы, нарушает детородную функцию, вызывает параличи и заболевания крови.
Кадмий применяется при производстве аккумуляторов, цветных металлов, сжигании твердых отходов, угля, при производстве минеральных удобрений, красителей и т.д. Кадмий легко аккумулируется в живых организмах, включая человека: в почках, печени, скелете, вызывая их болезни (заболевания сердца, гипертонию, заболевания почек, нарушение метаболизма кальция).
Мышьяквыделяется при сжигании: угля, сланцев, нефти, торфа, при производстве суперфосфата, используется в медицине, оптике, электронике, в стекольной промышленности и т.д. Вызывает нарушение тканевого дыхания, анемию, уродства, рак легких и кожи.
Ртуть – используется в промышленности и сельском хозяйстве. При попадании в организм ртуть включается в транспортные РНК, нарушая биосинтез белков. Влияет на все органы и особенно на слух, зрение, осязание, нервную систему, мозговую деятельность, нарушает структуру соединительной ткани локтевого и коленного суставов, ослабляет иммунную систему, может привести к инсульту и обширному склерозу, оказывает вредное влияние на развитие плода, на состав крови. При попадании в организм человека вызывает: нарушение плотности костей и зубов, ускорение старения, артрит, врожденные дефекты, поражение железы, дебильность, болезни почек, замедление психических процессов, рак.
Алюминий.Источники: банки из алюминия, алюминиевая фольга, алюминиевая посуда, некоторые сорта сыра, дезодоранты, питьевая вода, противни и сковородки, постоянное употребление столовой соли и др. Может вызвать следующие болезни: анемию, изменения в клетках мозга и нервной системы, колит, диализное слабоумие, нарушение функций щитовидной и паращитовидной желез, болезни почек и печени и др.
Фтор. Источник–напитки, питьевая вода, выбросы промышленности, зубная паста, зубной эликсир, некоторые удобрения. При попадании в организм человека вызывает: нарушение плотности костей и зубов, ускорение старения, артрит, врожденные дефекты, поражение железы, дебильность, болезни почек, замедление психических процессов, рак.
Диоксины – побочный продукт химической промышленности. Они токсичны даже в малых концентрациях, в 67 раз более ядовиты цианистого калия. Они есть в воздухе, почве, донных отложениях водоемов. Накапливаются в рыбе, молоке, овощах. Устойчивы к химическому и биологическому разложению, свободно циркулируют в пищевых цепочках. Последствия для здоровья человека: кожные заболевания, фибриоз печени, повышенное содержание холестерина, расстройства желудка, нарушение работы сердечно-сосудистой системы, поджелудочной железы, изменения в составе крови, потеря зрения, слуха, обоняния, вкусовых ощущений, психические расстройства, заболевания раком.
Нитраты и нитриты. Нитраты и нитриты применяются в пищевой и стекольной промышленности, для получения ракетного топлива, пиротехнических и взрывчатых веществ, пороха, используется в резиновом и текстильном производствах, гальванотехнике и медицине, входят в состав выхлопных газов транспорта. Нитриты поступают в организм человека в основном с мясными и рыбными продуктами, а нитраты – с овощами. Нитраты и нитриты токсичны для человека и животных. Как нитраты, так и нитриты вызывают рак, заболевания печени, генные мутации.
Источник
Источники и возможные последствия для здоровья человека загрязнения почвы пестицидами, нитратами и тяжелыми металлами
Загрязнение пестицидами. Пестициды используются для защиты растений, сельскохозяйственных продуктов, древесины, изделий из шерсти, хлопка, кожи, для уничтожения эктопаразитов животных, для борьбы с переносчиками опасных заболеваний, для регуляции роста и развития растений, удаления листьев, отпугивания животных, привлечения их к стерилизации. Пестициды подавляют иммунную систему, нервную систему, поражают почки, вызывают цирроз печени и хронический гепатит, приводят к мутагенным последствиям, заболеваниям раком. Попадают пестициды в организм человека с водой и продуктами питания.
Загрязнение тяжелыми металлами. К группе тяжелых металлов относят химические элементы, имеющие плотность более 8 тыс.кг/м, а также благородные и редкие металлы.
Свинец. Свинец широко используется в производстве кабелей, электрических аккумуляторов, красок, пигментов, в химическом машиностроении, пиротехнике, полиграфии, сельском хозяйстве. Воздействие на человека: нарушает биохимические процессы в организме, нарушает синтез гемоглобина, поражает почки, печень, зрение, желудок, мозг, нервную и сердечно-сосудистую системы, нарушает детородную функцию, вызывает параличи и заболевания крови.
Кадмий. Применяется при производстве аккумуляторов, цветных металлов, сжигании твердых отходов, угля, при производстве минеральных удобрений, красителей и т.д. Он преимущественно аккумулируется в почках, печени, скелете, вызывая их болезни. В частности, заболевания сердца, гипертонию, заболевания почек, нарушение метаболизма кальция.
Ртуть. Используется в промышленности и сельском хозяйстве. Выбросы ртути происходят в атмосферу, гидросферу и в почву. Аккумулируется живыми организмами, включая человека. При попадании в организм ртуть включается в транспортные РНК, нарушая биосинтез белков. Влияет на все органы и особенно на слух, зрение, осязание, нервную систему, мозговую деятельность, нарушает структуру соединительной ткани локтевого и коленного суставов, ослабляет имунную систему, может привести к инсульту и обширному склерозу, оказывает вредное влияние на развитие плода, на состав крови.
Диоксины — побочный продукт химической промышленности. Они токсичны даже в малых концентрациях. Накапливаются в рыбе, молоке, овощах. Последствия для здоровья: кожные заболевания, фибриоз печени, повышенное содержание холестерина, расстройства желудка, нарушение работы сердечно-сосудистой системы. А также заболевания поджелудочной железы, изменения в составе крови, сексуальные расстройства, потеря зрения, слуха, обоняния, вкусовых ощущений, психические расстройства, заболевания раком.
Нитраты и нитриты. Нитраты и нитриты применяются в пищевой и стекольной промышленности, для получения ракетного топлива, пиротехнических и взрывчатых веществ, пороха, используется в резиновом и текстильном производствах, гальванотехнике и медицине, входят в состав выхлопных газов транспорта. Нитриты поступают в организм человека в основном с мясными и рыбными продуктами, а нитраты — с овощами. Как нитраты, так и нитриты вызывают рак, заболевания печени, генные мутации.
Источник
ГК «Униконс»
Продвижение и реализация комплексных пищевых добавок, антисептиков и др. продукции.
«Антисептики Септоцил»
Септоцил. Бытовая химия, антисептики.
«Петритест»
Микробиологические экспресс-тесты. Первые результаты уже через 4 часа.
«АльтерСтарт»
Закваски, стартовые культуры. Изготовление любых заквасок для любых целей.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ НИТРАТАМИ, НИТРИТАМИ И НИТРОЗОСОЕДИНЕНИЯМИ
НИТРАТЫ И НИТРИТЫ
Широко распространены в окружающей среде, главным образом в почве и воде. Наряду с нитратами в почве содержится другой минеральный источник азота – аммоний. Последний адсорбируется почвой и нитрифицируется. Ион NO3 почвой не поглощается, поэтому весь нитратный азот находится в почве в растворе, легко подвижен и доступен для растений. Нитраты быстро и легко реагируют с другими компонентами почвы.
Растения ассимилируют нитраты с помощью корневой системы двумя путями:
- восстановлением нитратов в нитриты с помощью нитрат-редуктазы НАДФ Н;
- восстановлением нитратов в аммиак с помощью нитрит-редуктазы.
Нитритов в растениях содержится небольшое количество, в среднем 0,2 мг/кг, поскольку они представляют собой промежуточную форму восстановления окисленных форм азота в аммиак.
Концентрация нитратов в растениях колеблется от нескольких до тысяч миллиграммов, зависит от многих факторов, среди которых определяющим является увеличение нитратов в почве за счет интенсификации процесса нитрификации или – особенно – в связи с неконтролируемым использованием азотных удобрений.
Отмечено, что некоторые пестициды, другие токсические соединения, нарушая обмен веществ в растениях, усиливают накопление нитратов, например гербицида 2,4-Д – в 10-20 раз.
В табл. 35 и 36 представлены данные Института питания РАМН о содержании нитратов и нитритов в пищевых продуктах. Из таблиц видно, что наибольшие концентрации нитратов встречаются в зелени, овощах, особенно корнеплодах, бахчевых культурах.
Необходимо отметить, что парниковая зелень отличается более высоким содержанием нитратов, что объясняется интенсивным удобрением почвы и недостаточным освещением. Содержание нитритов в пищевых продуктах может возрастать по мере их хранения. Это связано с развитием микрофлоры, способной восстанавливать нитраты. Восстанавливающими свойствами обладают многие представители лактобацилл, E. coli, Ps. fluorescens, некоторые виды стрептококков, B. subtilis, другие микроорганизмы. В этой связи детям рекомендуется употреблять сок в течение 1 ч после его приготовления.
Кулинарная обработка пищевых продуктов снижает содержание в них нитратов: очистка, мытье и вымачивание – на 5-15 %, варка – до 80 % (в связи с переходом нитритов в отвар, инактивацией ферментов, восстанавливающих нитраты в нитриты). При более жесткой тепловой обработке нитраты разрушаются с образованием оксидов азота и кислорода.
Механизм токсического действия нитритов на организм заключается в их взаимодействии с гемоглобином крови. В результате окисления двухвалентного железа до Fe (III) образуется метгемоглобин, который в отличие от гемоглобина не способен связывать и переносить кислород. Развивается клиническая картина гипоксии. 1 мг нитрита натрия может перевести в метгемоглобин около 2000 мг гемоглобина.
ДСД нитрита – 0,2 мг/кг массы тела, за исключением детей грудного возраста. Острое отравление отмечается при одноразовой дозе 200-300 мг, летальный исход – 300-2500 мг. Токсичность нитритов зависит от состава рациона, индивидуальных особенностей организма, в частности, от активности метгемоглобинредуктазы, обладающей способностью восстанавливать метгемоглобин в гемоглобин.
Наряду с клиническими проявлениями интоксикации (обильное потение, синюшность кожи, одышка, головокружение) хроническое воздействие нитритов приводит к снижению содержания в организме витаминов A, E, C, B1, B6. С этим связывают снижение устойчивости организма к воздействию различных факторов, в том числе онкогенных.
Нитраты, в отличие от нитритов, не являются метгемоглобинообразователями и не обладают выраженной токсичностью. Острые отравления наблюдаются у людей при случайном приеме 1–4 г нитратов, доза 8–14 г может оказаться смертельной. Главной причиной острой интоксикации является восстановление нитратов в нитриты, что может происходить в пищевых продуктах или пищеварительном канале.
Содержание нитратов в продовольственном сырье и пищевых продуктах (в пересчете на нитрат-ион)
Содержание нитритов в продовольственном сырье и пищевых продуктах (в пересчете на нитрит-ион)
Согласно данным ФАО/ВОЗ, ДСД нитратов составляет 5 мг/кг массы тела в расчете на нитрат-ион. Мишенью действия больших доз нитратов являются ядра гепатоцитов и нуклеиновый обмен, что объясняет преимущественно эмбриотоксическое действие этих соединений.
НОРМИРОВАНИЕ НИТРАТОВ,
НИТРИТОВ КАК ПИЩЕВЫХ ДОБАВОК
Осуществляется в связи с их использованием в производстве некоторых продуктов питания. Содержание нитритов в пищевых продуктах допускается до 50 мг/кг, в солонине из говядины и баранины – до 200 мг/кг, в экспортируемых – до 30 мг/кг. Для обеспечения указанных нормативов нитриты используют в следующих количествах: засолка говядины, баранины и конины – 0,10-0,12 % от массы рассола; для свинины – 0,06-0,08 %, колбасных изделий – 0,003-0,005 % от массы мяса.
Нитрит натрия или калия используется в качестве консерванта сыра и брынзы – 300 мг на 1 л молока.
ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ
В РАЦИОНЕ И ПРОДУКТАХ ПИТАНИЯ
ДСД нитратов для человека составляет 300-325 мг. ПДК в питьевой воде – 45 мг/л, или 10 мг нитратного азота в 1 л. Если учитывать потребление питьевой воды в размере 2 л в сутки, то на долю ДСП через пищевые продукты приходится 210 мг нитратов (300 – 45 2 = 210).
Основным источником поступления нитратов в организм человека являются продукты растительного происхождения, в частности овощи (82-92 %) (табл. 37). Основные поставщики нитритов – мясные продукты, на долю которых приходится 53-60 % от общего поступления нитритов в организм человека.
Допустимые уровни содержания нитратов в продуктах растительного происхождения
Источник: Санитарно-гигиенические нормы (№ 4619-88).
* Капуста салатных сортов, поставляемая по общероссийскому фонду до 1 июня.
Согласно рекомендациям ВОЗ, детей грудного возраста до 6 мес. не следует кормить продуктами с содержанием нитратов более 10 мг/кг, нитритов – более 0,05 мг/кг, поить питьевой водой с концентрацией нитратов более 1 мг/л, нитритов – более 0,005 мг/л.
Важное значение для снижения уровня загрязнения пищевых продуктов нитратами и нитритами имеет квалифицированная работа агрохимической и ветеринарной служб, соблюдение имеющихся правил и ведомственных документов.
НИТРОЗОСОЕДИНЕНИЯ (НС)
В настоящее время на живых организмах испытано более 300 нитрозосоединений, содержащихся в окружающей среде. Все они обладают канцерогенными, мутагенными, тератогенными и эмбриотоксическими свойствами. Канцерогенное действие этих соединений является определяющим.
Максимальное содержание НДМА, НДЭА, НПиР, НПиП
в отечественных пищевых продуктах и продовольственном сырье
Источники: Рубенчик Б. Л. Питание, канцерогены и рак. Киев: Наук. думка, 1983; Жукова Г. Ф. Содержание N-нитрозоаминов в отечественных пищевых продуктах // Вопр. питания, 1988. № 6. С. 55–59.
Общей для НС является нитрозогруппа (N–N=O), к которой могут присоединяться различные радикалы: алкильный, арильный, алициклический и др., включая эфирные, ароматические амидогруппы и т. д.
Допустимые уровни содержания N-нитрозаминов в продовольственном сырье и пищевых продуктах
(суммарное содержание N-нитрозодиметиламина и N-нитрозодиэтиламина)
В общей схеме экзогенного воздействия на человека нитрозосоединений основное место отводится пищевым продуктам, что обусловлено широким применением в технологии их производства нитритов и коптильного дыма, содержащего окислы азота. Нитрит и оксиды азота обладают способностью легко нитрозировать вторичные и третичные амины пищевых продуктов с образованием нитрозосоединений.
НС могут образовываться в результате технологической обработки сельскохозяйственного сырья и полуфабрикатов, варки, жарения, соления, длительного хранения. При этом чем интенсивнее термическая обработка и длительнее хранение пищевых продуктов, тем больше вероятность образования в них НС.
В свежих продуктах НС содержатся в незначительных количествах, за исключением случаев, когда эти продукты изготовлены с нарушением технологических режимов и из сырья с высоким исходным уровнем предшественников реакций нитрозирования.
Нитраты и нитриты, содержащиеся в пищевых продуктах, являются предшественниками для эндогенного синтеза нитрозоаминов в организме человека.
Наибольшее распространение получили следующие нитрозосоединения: N-нитрозодиметиламин (НДМА), N-нитрозодиэтиламин (НДЭА), N-нитрозодипропиламин (НДПА), N-нитрозодибутиламин (НДБА), N-нитрозопиперидин (НПиП), N-нитрозопирролидин (НПиР).
Нитрозодиметиламин (НДМА) – основной канцероген, порождающий онкологические заболевания. Как и многие химические вещества в процессе синтеза, НДМА приобретает новые свойства и воздействует на человека как канцерогенный (злокачественные образования, 132 формы), эмбриотоксичный (поражение эмбриона), тератогенный (врожденные уродства) и мутагенный (нарушает генную структуру клетки, ДНК, и изменяет наследственность) фактор.
В настоящее время в США, Канаде и других развитых странах НДМА не используется в производстве или коммерции.
Содержание нитрозосоединений в отдельных группах пищевых продуктов представлено в табл. 38 (данные 1988 г.). В настоящее время картина загрязнения пищевой продукции остается практически прежней.
С суточным рационом человек получает ориентировочно 1 мкг НС, с питьевой водой – 0,01 мкг, с вдыхаемым воздухом – 0,3 мкг. В зависимости от степени загрязнения объектов окружающей среды эти цифры могут существенно колебаться. Половину всех НС человек получает с солено-копчеными продуктами. Допустимые уровни содержания НС в пищевых продуктах даны в табл. 39.
Источник