Содержание нитратов и тяжелых металлов как критерии экологической и пищевой безопасности овощной продукции ЗАО «Красная Заря»

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №14»

Ставропольский край, Новоалександровский район, пос. Краснозоринский

«Содержание нитратов и тяжелых металлов как критерии экологической и пищевой безопасности овощной продукции

ЗАО «Красная Заря»

Автор работы: Савченко Валерия Владимировна

Научный руководитель: Сикорская Юлия Ивановна,

учитель химии и биологии МОУ СОШ № 14

пос. Краснозоринский

Новоалександровский район, Ставропольский край

Год выполнения работы - 2011г.

^{г. Ставрополь, 2012}

Оглавление

Введение …………………………………………………………………....3

Материал и методика исследования…………………………………......10

Краткий анализ основных показателей продовольственной безопасности………………………………………………………………10

Краткий анализ основных показателей овощной продукции………….17

Результаты исследований………………………………………………...22

Выводы ……………………………………………………………………25

Заключение …………………………………………………………….....26

Список использованной литературы …………………………….……...27

Приложения ……………………………………………………..……..... 29

Введение

Любая деятельность человека оказывает влияние на окружающую среду, а ухудшение состояния биосферы опасно для всех живых существ, в том числе и для человека. В природную среду во всё больших количествах попадают газообразные, жидкие и твёрдые отходы производства. Различные химические вещества, находящиеся в отходах, попадая в почву, воздух, воду, а затем и в продукцию сельского хозяйства, переходят по экологическим звеньям из одной цепи в другую, в конце концов попадают в организм человека[8].

В конце ХХ столетия в соответствии с рекомендациями ООН и её комитетов одной из основных программ, которые направлены на удовлетворение глобальных нужд человечества наряду с энергетической программой и программой охраны окружающей среды поставлена программа снабжения человека пищей. Обусловлено это тем что в настоящее время более 60% человечества питается неудовлетворительно, не получая достаточного количества белков и не удовлетворяя потребности в калориях. Всё это вынудило человечество применять различные стимуляторы для сельскохозяйственной продукции [13] .

Применение огромного количества химических и органических удобрений для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, биостимуляторов в питании животных для повышения их продуктивности вызвали необходимость жёсткого контроля за качеством  агропромышленной продукции.

Кроме того, растения способны накапливать в себе практически все вредные вещества.

Актуальность проводимого исследования. Состояние питаниянаселения является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье и сохранение генофонда нации. Рациональное питание способствует профилактике заболеваний, продлению жизни, созданию условий для повышения способности организма противостоять неблагоприятным воздействиям окружающей среды, обеспечивает нормальный рост и развитие детского организма. Качество продуктов питания с гигиенических позиций включает в себя 3 основных компонента:

пищевая ценность продуктов питания (содержание витаминов, сахаров, флавоноидов и т.д.);

безопасность продуктов питания (содержание тяжелых металлов, нитратов, нуклеотидов и т.д.);

высокие потребительские свойства продуктов питания (товароведческая экспертиза).

Пищевая ценность и безопасность пищевой продукции тесно взаимосвязаны, так как напрямую зависят от химического состава сырья: при хранении и переработке в пищевом сырье могут появиться опасные соединения вследствие различных экологических факторов (химические микробиологические процессы и т.д.). Санитарные нормы и правила характеризуют безопасность пищевой продукции, как отсутствие опасности для жизни и здоровья людей нынешнего и будущих поколений, определяемое соответствием пищевой продукции требованиям санитарных правил, норм и гигиенических нормативов [15].

Более широко безопасность пищевых продуктов можно трактовать как отсутствие токсического, канцерогенного, тератогенного, мутагенного или иного неблагоприятного действия продуктов на организм человека при употреблении их в общепринятых количествах. Безопасность гарантируется установлением и соблюдением регламентируемого уровня содержания (т. е. отсутствия или ограничения допустимой концентрации) загрязнителей химической и биологической природы, а также природных токсических веществ, характерных для данного продукта и представляющих опасность для здоровья.

Большинство химических элементов необходимы для нормальной жизнедеятельности растений, однако все дело в концентрации химического элемента в среде обитания: при дефиците его содержания для живых организмов он рассматривается как микроэлемент, при избытке – как тяжёлый металл [5]. Загрязнителями токсического действия являются: токсичные элементы (ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, цинк, медь, олово, железо), микотоксины, пестициды, нитраты, нитриты. Наибольшую опасность представляют собой ртуть, свинец, мышьяк и кадмий [4].

Согласно доктрине продовольственной безопасности Российской Федерации одной из основных задач обеспечения продовольственной безопасности является обеспечение безопасности пищевых продуктов [1].

Согласно стратегии социально-экономического развития СКФО до 2025 года (6 октября 2010 года) агропромышленный комплекс Северо-Кавказского федерального округа обеспечивает весомый вклад в продовольственную безопасность всей страны -  45 % собираемого в Российской Федерации урожая винограда, более 10 % зерна, плодов, ягод и овощей, а так же более 5 % сахарной свеклы [18]. Поддержка отечественного товаропроизводителя – основа регионального развития. Принятая в крае «Концепция продовольственной безопасности» направлена на увеличение доли местной продукции на внутреннем рынке и привлечения внимания жителей к производимым товарам [10].

В связи с вышеизложенным исследование продуктов питания местного происхождения, а именно - лук репчатый и морковь столовая, производства сельскохозяйственного предприятия ЗАО «Красная Заря» пос. Краснозоринский (см. приложение 1), на содержание экотоксикантов актуально.

Объект исследования - нитраты и токсические элементы (кадмий, ртуть, свинец и мышьяк) в овощах.

Цель работы - эколого-токсикологическое исследование моркови столовой и лука репчатого сельскохозяйственного предприятия ЗАО «Красная Заря» на наличие токсичных элементов (кадмий, ртуть, свинец и мышьяк) и содержание нитратов.

Исходя из цели, формируются задачи:

рассмотреть критерии и угрозы продовольственной безопасности.

дать краткий анализ основных показателей продовольственной безопасности, обозначенных в рамках доктрины пищевой безопасности РФ, в том числе тяжелых металлов и нитратов;

провести эколого-токсикологические исследования овощной продукции предприятия ЗАО «Красная Заря» на содержание нитратов и токсических элементов

Место проведения исследований – пос. Кранозоринский Новоалександровского района

Сроки проведения исследований – октябрь - декабрь 2011 года.

Практическая значимость работы.

Практическая значимость исследований состоит:

В методологическом значении работы для региональных исследований по проблеме поглощения и накопления тяжелых металлов и нитратов;

В возможности статистической обработки результатов исследования исследованиях других регионов края;

Исследования позволяют обогатить занятия по химии, биологии и экологии теоретическим и эмпирическим материалом при их подготовке;

На основе особенностей поглощения и накопления тяжелых металлов и нитратов исследуемыми образцами, возможен дифференцированный подход к выращиванию овощных культур на почвах, загрязненными определенным тяжелым металлом; 

Рекомендовать к широкому использованию овощную продукцию ЗАО «Красная Заря» как отвечающей санитарно-гигиеническим требованиям и нормам пищевой продукции;

Материалы исследования могут быть использованы для характеристики безопасности территории, производящей основной объём продуктов питания для населения пос. Краснозоринский, а также в учебном процессе при чтении спецкурса «Безопасность продуктов питания».

Краткий литературный обзор.

Интенсивное развитие промышленно-энергетического потенциала ведет к активному поступлению в биосферу и увеличению содержания в ней многих химических элементов, причем в таких количествах, которые во много раз превосходят естественные.

Одним из экологических показателей безопасности пищевых продуктов является содержание в них тяжелых металлов [12] .

К тяжелым металлам (ТМ) относят химические элементы с атомной массой более 40, хотя, по общему определению, тяжелые металлы - это группа химических элементов с плотностью более 5 г/см (Покровская С.Ф., 1980; Алексеев Ю.В., 1987).

В последнее время медицинскими службами как у нас в стране, так и за рубежом, установлено негативное влияние ТМ на здоровье человека. Так, например, классическое отравление свинцом имеет место при концентрации его в крови более 0,8 мг/л (Кореньков Д.А., 1985).

Среди элементов-загрязнителей наиболее опасен кадмий, воздействие повышенных концентраций которого вызывает разрушение эритроцитов крови, нарушение работы почек, размягчение костной ткани, а также стимулирует развитие злокачественных опухолей (Сдобникова О.В., Сушеница Б.А., 1991).

Поэтому, большую опасность для живых организмов и человека представляют тяжелые металлы, обладающие канцерогенными и мутагенными свойствами (Rengel, 1991; Godzik, 1993; Гуральчук, 1994). Защита пищевых цепей от продукции, загрязненной тяжелыми металлами, может осуществляться путем организации экологически чистых производств, а также внедрения химических и агротехнических приемов, снижающих поступление экотоксикантов в растения (Горбатов, Зырин, 1987, Головатый, 1999; Кузьмич, Графская, Хостанцева, 2000; Прасад, 2003). Наряду с этим принципиально иной путь решения проблемы использование мощного адаптивного потенциала растений устойчивости к эдафическим факторам среды, в частности, способности за счет механизмов поглощения и нейтрализации тяжелых металлов обеспечивать относительно низкое их накопление в товарной части продукции (Kilchevsky et al., 1999; Прасад, 2003). Исследования в этом направлении только начинаются и имеют целью создание с помощью селекции сортов, адаптированных к антропогенно загрязненным территориям, и позволяющих получать экологически безопасную продукцию. Также создание сортов овощных культур, способных давать продукцию, обогащенную биологически ценными химическими элементами (такие как Са, Mg и ряд других) позволит улучшить полноценность питания человека [8]. Особый интерес такое направление селекции представляет для овощных культур и картофеля, часто возделываемых в индивидуальных хозяйствах и на приусадебных участках в пригородных зонах, наиболее подверженных антропогенному загрязнению (Гармаш, 1994). В связи с этим возникает необходимость разработки методических основ селекции данного направления. Большой интерес представляет изучение параметров среды как фона для отбора исходного материала и оценки селекционного материала при селекции на стабильное содержание химических элементов. Среда является мощным фактором для отбора, и вопрос о фонах, на которых ведется селекция, имеет первостепенное значение (Вавилов, 1934).

Для выращивания экологически чистой продукции овощных культур необходимо знать их основные биологические особенности - требования к теплу, свету, влаге, почвенным условиям и элементам питания по периодам вегетации [20]. На повышение урожайности и качества овощей большое влияние оказывают климат, рельеф местности, агрохимические и агрофизические свойства почв, способы их обработки, приемы агротехники, сорта и др. При оптимальном сочетании этих факторов можно ежегодно получать высокие урожаи овощей с превосходными вкусовыми и товарными качествами (Борисов В.А., Литвинов С.С., Романова А.В., 2003).

В понятие качества овощей входят: внешние признаки, техническая ценность, биологическая ценность. Качество овощей - комплексное понятие. В показателях качества действующих ГОСТов на овощи в нашей стране, а также в стандартах других стран учитывали, в основном, внешние признаки, некоторые элементы технической ценности и незначительно - биологическую ценность овощей (Дьяченко B.C., 1972).

В последнее время остро стоит вопрос о здоровье человека и экологической безопасности пищевых продуктов. Поэтому при определении качества учитывают не только внешние признаки, но и экологическую чистоту продукции. Основной задачей при производстве овощей является строгий контроль за содержанием предельно допустимого количества нитратов, остаточного количества пестицидов, тяжелых металлов, микотоксинов, радионуклидов, установленных санитарными правилами и нормами [3].

Материал и методика исследования

Экспериментальная часть проведена в декабре 2011 года в лаборатории ФГУ «Россельхозцентр», расположенной по адресу: г.Новоалександровск, ул. Ленина, 2. Целью испытаний послужила проверка образцов моркови столовой и лука репчатого на соответствие требованиям ГОСТ Р 51783-2001 П.п.5.2,5.3 и ГОСТ Р 51782-2001 П.п.5.2; табл.1.; 5.3 (см.приложение). Осенью 2011г. были отобраны образцы (по 3 кг. каждого) моркови столовой и лука репчатого на полях ЗАО «Красная Заря». Образцы не промывались, в сухом и неповрежденном виде были доставлены в токсикологическую лабораторию филиала ФГУ «Россельхозцентра».

Содержание тяжелых металлов проводилось на атомно-абсорбционном спектрофотометре Квант 2А (см. Приложение 2).

Для определения нитратов использован ионометр ЭВ-74, pH-121; ионоселективный нитратный электрод НПО «Квант»; электрод сравнения (хлорсеребряный с насыщенным раствором KCl типа ЭВЛ-1М по ГОСТ 5.1582- 72). (см.Приложение 3).

Определение минерального состава в растительном образце

Атомно-абсорбционный метод определения содержания тяжелых металлов

Сущность метода. Метод основан на распылении раствора минерализата испытуемой пробы в воздушно-ацетиленовом пламени. Металлы, находящиеся в растворе минерализата, попадая в пламя, переходят в атомное состояние. Величина адсорбции света с длиной волны соответствующей резонансной линии, пропорциональна значению концентрации металла в испытуемой пробе.

Таблица 1. Условия атомно-абсорбционных измерений в воздушно-ацетиленовом пламени

Окислительное пламя требует вдвое меньшего расхода ацетилена притом же воздушном потоке.

Обработка результатов

Пересчет концентрации элемента в растворе (С, мкг/см³) на содержание его в БАД (X, мг/кг) проводят по формуле:

С_к - уровень загрязнения в контрольном опыте, мкг/см³;

К- коэффициент разбавления или концентрирования исходного раствора пробы, равный отношению объема анализировавшегося раствора к объему аликвоты, взятой для разбавления или концентрирования;

Y - объем исходного раствора пробы, см^э;

Y_K- объем раствора в контрольном опыте,см³;

Р - навеска пробы, г.

Определение мышьяка и ртути. Приставка (генератор) к пламённым атомно-абсорбционным спектрометрам КВАНТ-2. Генератор применяется для определения низких содержаний Hg, As. Работает как в ручном, так и в автоматическом режиме с пламенными ААС. Позволяет анализировать продукты сельского хозяйства и мясомолочной промышленности, воды различного назначения и другие объекты с высокой точностью на уровне десятых долей мкг/л. При измерении концентраций Hg методом «холодного пара» в качестве восстановителя используется двухлористое олово (SnCl₂). При измерении методом летучих гидридов таких элементов, как As, в качестве восстановителя используется боргидрид натрия (NaBH₄). Образующиеся в реакторе легколетучие гидриды атомизируются, затем в кварцевой кювете за счёт нагрева с помощью горелки спектрометра. В качестве горючего газа используется пропан–бутановая смесь или ацетилен.

Определение нитратов в растительном сырье

Определение нитратов ионоселективным нитратным электродом.

Принцип метода. Метод основан на определении нитратов ионоселективным нитратным электродом в солевой суспензии при соотношении сухой растительный материал: 1%- раствор алюмокалиевых квасцов = 1: 100; сырой растительный материал: 1%- ный раствор алюмокалиевых квасцов = 1:4.

Для работы мы использовали ионометр ЭВ- 74, pH-121; ионоселективный нитратный электрод НПО «Квант»; электрод сравнения (хлорсеребряный с насыщенным раствором KCl типа ЭВЛ-1М по ГОСТ 5.1582- 72)

Ход анализа. Пробу сухого, предварительно измельченного растительного материала

(лука репчатого и моркови столовой) массой 0,5 г. поместили в бытовую банку, установленную в 10-позиционную кассету, залили 50 мл. 1%-ного раствора алюмокалиевых квасцов, закрыли крышкой и взболтали на ротаторе 30 мин. В полученной суспензии определяем содержание нитратов.

Пробу сырого растительного материала массой 12,5 г. поместили в банку гомогенизатора, залили 50 мл. 1% - ного раствора алюмокалиевых квасцов и гомогенизировали в течение 1 мин. (При отсутствии гомогенизатора пробы должны быть предварительно растёрты в ступке до однородной массы, залиты раствором квасцов и в течение 30 мин., перемешаны на ротаторе. При анализе влажных образцов необходимо вводить поправку на содержание воды в пробе).

Перед началом работы электрода его в течение суток мы выдержали в растворе KNO₃с концентрацией 10^-1М.

Изменение активности нитратного иона можно проводить непосредственно в рNO₃или делать замеры в мВ. При изменении активности нитратного иона в рNO₃ в рН- метрах, милливольтметрах ( кроме ионометра) следует поставить «род работы» в положение «рН», измерительный электрод подключить к гнезду «ВСП», а вспомогательный электрод – к гнезду «ИЗМ», так как измеряется концентрация аниона NO_3, а прибор рассчитан на изменения концентрации катиона Н.

Ежедневно перед началом работы нитратный ионоселективный электрод помещают на 10 мин. в дистиллированную воду, затем электроды вынимают из воды, обсушивают фильтровальной бумагой и проводят настройку прибора, начиная с меньшей концентрации.

Настройку прибора для измерения концентрации нитратного иона рNO₃ проводят по трём стандартным (контрольным) растворам КNO₃ : 10^-4 М; 10^-3 М ; 10^-2М, начиная с меньшей концентрации, как и настройку по рН, согласно инструкции к прибору рNO₃ этих растворов соответственно равен 4,3 и 2.

Для настройки рН- метра в единицах рNO₃ необходимо пользоваться ручками Е- грубо, Е- точно, устанавливая на приборе величины рNO₃, равные 4 и 3, и кучкой S , устанавливая на приборе величину рNO_3, равную 2. Отсчёты показаний снимают по верхней шкале на 300 мВ, работая в необходимом диапазоне, соответствующем применяемому электроду.

После погружения электродов в растворы последние необходимо перемешать и затем снимать показания в величинах рNO₃.

Определение нитратов с помощью электродов можно проводить, используя градуировочный график и снимая показания в мВ. В этом случае нитратный ионоселективный электрод подключают к гнезду измеренийизм., а хлорсеребряный электрод – к гнездувсп. «Род работ» ставят в положение мВ и проводят измерения ЭДС электронной пары в стандартных и анализируемых растворах. Содержание нитратов в пробах находят, используя градуировочный график, построенный на бумаге с миллиметровой сеткой. По оси абсцисс откладывают величины рNO₃, соответствующие стандартным растворам азотнокислого калия в молях: 10^-1 1рNO_3; 10^-2 - 2рNO₃; 10^-3 - 3рNO₃; 10^-4- 4рNO₃. По оси ординат – ЭДС в мВ.

По графику находят для соответствующих проб рNO₃ и по формуле , приведённой ниже , рассчитывают содержание азота нитратов в мг. на 1 кг. анализируемого материала.

Обработка результатов. При определении нитратов растений – при соотношении проба: раствор = 1:100 (т.е. для сухих проб) N – NO₃ мг/кг = Antilog (6,15 - рNO_3.). При соотношении проба: раствор = 1:4 (т.е. для влажных проб) N – NO₃ мг/кг = Antilog (4,75 - рNO₃).

Антилогарифмы находят по таблицам или логарифмической линейке. Например, если показания прибора составили 2,80 рNO₃ , то при соотношении проба: раствор = 1:100 формула будет следующей: N – NO₃ мг/кг = Antilog (6,15 - NO₃) = Antilog (6,16 – 2,80) = Antilog 3,35 =2240, так как антилогарифм мантиссы 35 равен 2240, а характеристика равна 3. Это означает 10³, т.е. тысячи. Таким образом, в данной пробе содержится 2240 мг/кг N – NO₃ .Эти формулы вытекают из следующих преобразований:

Х = 10^-рNO3 14 В/н10³.

Если необходимо учесть влажность анализируемого материала, для пересчета на сухое вещество пользуются формулой: Х^'= х*100/100-w

Биологические особенности исследуемых культур

Морковь культурная – двулетнее травянистое растение. Морковь подразделяют на столовую и кормовую. Столовые сорта имеют красные, оранжево- красные или жёлтые корнеплоды. У кормовых сортов встречаются корнеплоды с белой, красной и тёмно- фиолетовой окраской.

Химический состав. В корнеплодах столовой моркови содержится до 88,8% воды; 1,1 – 1,3% белков; 0,2% жиров; 9,2% углеродов; эфирное масло; стиролы; лецитин; ферменты; минеральные вещества (Na,K,Ca,Mg,P,Fe) , Сu, витамины. В1, В2, РР, С, бета- каротин, следы хлорогеновой и кофейной кислот. В плодах содержатся флавоноиды. В семенах содержится до 12% жирного и 1,5% эфирного масла, в составе последнего пинен, лимонен, даукол и др.

Требования к качеству моркови.

По внешнему виду морковь должна быть чистой, сухой, свежей, здоровой, не уродливой по форме, целой, не застволившейся, без повреждений сельскохозяйственными вредителями, одного хозяйственно-ботанического сорта, без листьев, одинаковой по окраске, свойственной данному хозяйственно-ботаническому сорту (т.е. либо оранжево-красной, либо желтой). Листья должны быть обрезаны в уровень до 2 см. Размер устанавливается по наибольшему поперечному диаметру, который должен быть (в см): у моркови - 2,5 - 6. В партии допускается наличие корнеплодов меньше установленного размера. Количество их не должно превышать 10% к массе.

Применение. Корнеплоды используют в пищу в свежем, вареном, тушеном виде. Они входят в состав винегретов, салатов, приправ, гарниров, соусов. Их консервируют, сушат, квасят с капустой. В лечебном питании используют морковный сок. Его рекомендуют при малокровии, гипертонии, атеросклерозе, гипо- и авитаминозах, заболеваниях печени и почек, расстройствах зрения.

Лук репчатый – двух-, трёх-, четырёхлетнее растение. Наиболее распространённые сорта: острые – Бессоновский, Погарский, Ростовский репчатый; полуострые – Стригуновский, Белоозёрский, Адижанский белый, Ванский, Каба жёлтый, Самаркандский сладкий; сладкие – Ката, Испанский -313, Джонсон-4, Ялтинский.

Химический состав. В зависимости от сорта в луковицах содержится – 13-20% сухого вещества, 3-4% белков; аминокислоты, содержащие селен; 2,4-14% сахаров (сахароза, кестоза); 12-16 мг % эфирного лукового масла, в состав которого входят пропилаллилдисульфид, диаллилсульфид и другие сернистые соединения; ферменты, инулин, фитин, простагландины; стероиды, витамин С, минеральные соли (K,Fe,P,J). В чешуе луковиц содержатся флороглюцин, флороглюцинкарбоновая кислота, протокатеховая кислота и её метиловый эфир, церилцеротат, кверцетин и его гликозиды.

Требования к качеству лука.

Основными требованиями к качеству лука являются размер по наибольшему поперечному диаметру и внешний вид, которому должны отвечать луковицы. Они должны быть хорошо вызревшими, без заболеваний, неповрежденными, с хорошо просушенными верхними чешуями и шейкой длиной от 2 до 5 см. Допускаются луковицы с трещинами покровных чешуи, а также раздвоенные. Стандартом предусмотрены допуски луковиц с длиной шейки 5-10 см не более 5% массы, менее установленных размеров, с отклонениями по окраске, оголенных, с незначительными сухими загрязнениями, механически поврежденных - в совокупности не более 5%.

Применение. Острые сорта лука используют для получения луковых отваров, в супах, рыбных блюдах, для пассирования с последующим использованием в мясных и овощных блюдах. Полуострые, сладкие сорта используют в свежем виде в салатах, бутербродах. В медицине применяется спиртовая настойка из луковиц «аллилчеп», обладающая антибактериальным действием, стимулирующая секреторную деятельность кишечника.

Краткий анализ основных показателей продовольственной безопасности

В естественном виде металлы встречаются в природе, присутствуя в горных породах, почве, растениях и животных. Металлы находятся в разных формах: в виде ионов, растворённых в воде, паров, солей, либо минералов в горных породах, песке и почвах. Они могут быть также связаны в молекулах органических или неорганических веществ, либо сорбированы на воздушной пыли. Как природные, так и антропогенные, процессы и источники выделяют металлы в воздух и в воду [5].

Растения и животные нуждаются в некоторых металлах, как питательных микроэлементах. Однако определённые формы некоторых металлов могут быть токсичными, даже в относительно малых количествах, и потому представляют опасность для здоровья животных и людей [9] . Хотя эффект хронического воздействия следовых количеств некоторых металлов недостаточно изучен, последствия аварийных ситуаций говорят нам о серьёзности воздействия высоких концентраций некоторых металлов, особенно кадмия и метилртути.

Прежде всего, представляют интерес те металлы, которые наиболее широко и в значительных объемах используются в производственной деятельности и в результате накопления во внешней среде представляют серьезную опасность с точки зрения их биологической активности и токсических свойств. К ним относят свинец, ртуть, кадмий, цинк, висмут, кобальт, никель, медь, олово, сурьму, ванадий, марганец, хром, молибден и мышьяк [4] .

Ртуть(Hg).В природе этот металл встречается в виде элементарной ртути в составе органических и неорганических соединений. Много ртути в окружающей природной среде прочно связано с донными отложениями органическим веществом и ввиду этого недоступно для живых организмов. Пары́ ртути, а также металлическая ртуть очень ядовиты, могут вызвать тяжёлое отравление. Ртуть и её соединения (сулема, каломель, цианид ртути) поражают нервную систему, печень, почки, желудочно-кишечный тракт, при вдыхании — дыхательные пути. По классу опасности ртуть относится к первому классу (чрезвычайно опасное химическое вещество). Опасный загрязнитель окружающей среды, особенно опасны выбросы в воду, поскольку в результате деятельности населяющих дно микроорганизмов происходит образование растворимой в воде и токсичной метилртути [4].

Кадмий(Cd ). Кадмий токсичен для большинства форм жизни. Он может поступать в организмы непосредственно из воды, а также в определенной степени из воздуха и с пищей; этот металл имеет склонность накапливаться как в растениях, так и в организме животных [4]. В частности, очень богаты кадмием могут быть грибы.Кадмий-бомба  замедленного  действия,   элементарный  генетический  яд, сильно  разрушающий  структуру   ДНК,   а  также    поражает   почки   и   кости.  При избытке   кадмия    в  организме  человека    развивается      болезнь «итай — итай». Это  искривление  и деформация  костей, сопровождающаяся  сильными   болями, необычайной  хрупкостью  и ломкостью   костей [16] .

Свинец(Pb).В природной среде свинец сильно абсорбируется донными отложениями и почвенными частицами, вследствие чего он по большей части недоступен для растений и животных. Этилированный бензин является основным источником увеличивающейся концентрации свинца в окружающей природной среде в глобальном масштабе. К другим антропогенным источникам относятся горнодобывающая и металлургическая промышленность, боеприпасы и сжигание мусора. Опасен даже в небольших    количествах!   Он   ухудшает    репродуктивную   функцию, ослабляет  центральную  нервную систему  и может  вызвать  проблемы  с поведенческим  и эмоционально- психическим  развитием  у детей. Повышенное  содержание  свинца   в организме   взывает  анемию,  почечную  недостаточность,  умственную  отсталость, а  так же полиневриты, атеросклерозы,  нарушает  обмен  веществ,  разрушает  костный  мозг [16].

Мышьяк(As).Самыми сильными источниками загрязнения этим металлом являются гербициды (химические вещества для борьбы с сорными растениями), фунгициды (вещества для борьбы с грибными болезнями растений) и инсектициды (вещества для борьбы с вредными насекомыми). По токсическим свойствам мышьяк относится к накапливающимся ядам. Соединения мышьяка медленно поглощаются через кожу, быстро всасываются через лёгкие и желудочно-кишечный тракт. Смертельная доза для человека - 0,15-0,3 г. Хроническое отравление вызывает нервные заболевания, слабость, онемение конечностей, зуд, потемнение кожи, атрофию костного мозга, изменения печени. Соединения мышьяка являются канцерогенными для человека. Мышьяк и его соединения относятся ко II классу опасности.

Нитраты.Нитраты - неотъемлемая часть всех наземных и водных экосис­тем, поскольку процесс нитрификации, ведущий к образованию окис­ленных неорганических соединений азота, носит глобальный характер. В то же время, в связи с применением в больших масштабах азотных удобрений, поступление неорганических соединений азота в растения возрастает. Избыточное потребление азота удобрений не только ве­дет к аккумуляции нитратов в растениях, но и способствует загрязне­нию водоемов и грунтовых вод остатками удобрений, в результате чего территория загрязнения сельхозпродукции нитратами расширяется. Однако накопление нитратов в растениях может происходить не толь­ко от переизбытка азотных удобрений, но и при недостатке других их видов (фосфорных, калийных и др.) путем частичной замены недо­стающих ионов нитрат-ионами при минеральном питании, а также при снижении у ряда растений активности фермента нитратредуктазы, превращающего нитраты в белки.

Ввиду этого наблюдается четкое различие видов и сортов расте­ний по накоплению и содержанию нитратов. Существуют, напри­мер, виды овощных культур с большим и малым содержанием нитратов. Так, накопителями нитратов являются семейства Тыквен­ные, Капустные, Сельдерейные. Наибольшее их количество содер­жится в листовых овощах: петрушке, укропе, сельдерее (см.приложение), наименьшее - в томатах, баклажанах, чесноке, зеленом горошке, ви­нограде, яблоках и др. И между отдельными сортами существуют в этом отношении сильные различия. Так, сорта моркови «Шантанэ», «пионер» отличаются низким содержанием нитратов, а «Нантская», «Лосиноостровская» - высоким. Зимние сорта капусты мало накап­ливают нитратов по сравнению с летними.

Наибольшее количество нитратов содержится в сосущих и про­водящих органах растений - корнях, стеблях, черешках и жилках листьев. Так, у капусты наружные листья кочана содержат в 2 раза больше нитратов, чем внутренние. А в жилке листа и кочерыжке содержание нитратов в 2-3 раза больше, чем в листовой пластинке. У кабачков, огурцов и т.п. плодов нитраты убывают от пло­доножки к верхушке (см. приложение 4).

Токсикологическое значение нитратов

В результате употребления продуктов, содержащих повышен­ное количество нитратов, человек может заболеть метгемоглобинией [16] . При этом заболевании ион NО₃^- взаимодействует с гемоглобином крови, окисляя железо, входящее в гемоглобин, до трехвалентного, а образовавшийся в результате этого метгемоглобин не способен переносить кислород и человек испытывает кис­лородную недостаточность: задыхается при физических нагрузках. В желудочно-кишечном тракте избыточное количество нитратов под действием микрофлоры кишечника превращается в токсичные нитриты, а далее возможно превращение их в нитрозоамины - силь­ные канцерогенные яды, вызывающие опухоли. В связи с этим при употреблении в пищу растений - накопителей нитратов важно нит­раты разбавлять и употреблять в малых дозах. Содержание нитра­тов можно уменьшить вымачиванием, кипячением продуктов (если отвар не используется), удалением тех частей, которые содержат большое количество нитратов.

Токсическая концентрация. Допустимые нормы нитратов (по данным ВОЗ) составляют 5 мг (по нитрат-иону) в сутки на 1 кг массы взрослого человека, т. е. при массе 50-60 кг - это 220-300 мг, а при 60-70 кг - 300-350 мг [5].

Результаты исследований

Исследованные образцы лука и моркови по внешнему виду, запаху, цвету и товарным качествам соответствуют требованиям ГОСТ Р 51783-2001 и 51782-2001 морковь столовая свежая и лук репчатый свежий, реализуемые в розничной торговой сети.

Морковь столовая свежая – корнеплоды свежие, целые, здоровые, чистые, без признаков прорастания, без повреждений сельхозвредителями, без лишней внешней влажности, без постороннего запаха и привкуса. Атомно-абсорбционный метод определения содержания тяжелых металлов показал, что ни один из заявленных токсикантов: свинец, кадмий, ртуть и мышьяк в исследуемом образце продукции обнаружен не был, однако в образце присутствовали нитраты в количестве 175мг/кг, что ниже допустимого уровня значений определяемых показателей – 250мг/кг.

Лук репчатый свежий – луковиц вызревшие, здоровые, чистые, целые, не проросшие, без повреждений сельхозвредителями, с сухими наружными чешуями и высушенной шейкой, без постороннего запаха и привкуса. Атомно-абсорбционный метод определения содержания тяжелых металлов показал, что из четырех заявленных токсикантов: свинец, кадмий, ртуть и мышьяк в исследуемом образце продукции был обнаружен: свинец в количестве 0,2мг/кг, что ниже допустимого уровня значений определяемых показателей – 0,5мг/кг, в образце также присутствовали нитраты в количестве 35,0мг/кг, что почти в 2,5 раза ниже допустимого уровня значений определяемых показателей – 80мг/кг.

Выводы

Проведено эколого-токсикологическое исследование овощной продукции местного производства – морковь столовая и лук репчатый. Товароведческие показатели соответствуют нормативам плодовоовощной продукции.

Отмечено отсутствие токсических элементов Cd,Hg,As, что соответствует гигиеническим требованиям безопасности и пищевой ценности продуктов.

Установлено содержание Pb = 0,2 мг/кг в образцах лука репчатого и отсутствие данного токсиканта в образцах моркови столовой, что соответствует гигиеническим требованиям безопасности и пищевой ценности продуктов.

Показано содержание нитратов в исследуемых образцах моркови и лука 175 мг/кг и 35 мг/кг соответственно. Данное количество нитратов допустимо в плодоовощной продукции согласно СанПин 2.3.2.1078-01.

Заключение.

Проблема загрязнения сельскохозяйственной продукции является весьма сложной и связана со многими аспектами,  касающимися различных отраслей хозяйствования. И только целенаправленная работа во всех направлениях является залогом решения этой проблемы.

           Необходимо помнить, что хотя и количество отравлений загрязнённой сельскохозяйственной продукцией в наше время незначительно, интоксикация ими может характеризоваться очень тяжёлым течением и даже заканчиваться смертью.

Проведенные нами исследования позволили установить, что образцы моркови столовой и лука репчатого свежего хотя и содержат незначительное количество свинца ( в луке репчатом) и нитратов в обоих образцах, но данные показатели соответствуют гигиеническим требованиям безопасности и пищевой ценности продуктов согласно СанПин 2.3.2.1078-01.

Список использованной литературы

Указ Президента РФ «Об утверждении Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации» 1 февраля 2010 года

Авцын А.П. Микроэлементозы человека / А.П. Авцын, А.А. Жаворонков [и др.]- М.: Медицина, 1991- 358 с.

Альберт А. Избирательная токсичность / А. Альберт - М.: Медицина, 1989 – 225 с.

Афанасьева Е.Ю. Токсикологическая химия: Метаболизм и анализ токсикантов: уч. пособие /Е.Ю.Афанасьева, Е.Я.Борисова, О.Л.Верстакова - М.:ГЭОТАР-Медиа, 2008 - 432 с.

Беспамятнов Г.П. Предельно допустимые концентрации веществ в окружающей среде. / Г.П. Беспамятнов, Ю.А. Кротов - Л.: Химия, 1985 – 652 с.

Брейтуйэт Р.А. Основы аналитической токсикологии (каталог публикаций ВОЗ) /Р.А.Брейтуйэт, С. С. Браун, Б. Уиддоп [и др], М.: Медицина, 1997 – 47с.

Бушуев Е.С. Современные проблемы химико-токсикологического анализа токсических веществ: учеб. пособие / Е.С. Бушуев- СПб, 2002- 412с.

Донченко Л.В. Безопасность пищевой продукции / Л.В. Донченко, В.Д. Надыкта – М.: Пищепромиздат, 2001 – 525 с.

Загороднов М.В. Справочная книга по ветеринарной токсикологии пестицидов. / М.В. Загороднов. М.: Колос, 1976 – 278 с.

Корбут А.В. Продовольственная безопасность населения: краткая история проблемы и основные понятия // Аналитический Вестник Совета Федерации РФ.

Крамаренко В.Ф. Токсикологическая химия / В.Ф. Крамаренко - Киев: Высшая школа, 1989 - 613 с.

Крищенко В.П. Методы оценки качества растительной продукции / В.П. Крищенко– М.: Колос, 1983– 192 с.

Программа ООН по международному контролю над наркотиками. Глоссарий терминов по обеспечению качества и надлежащей лабораторной практики. Нью-Йорк, 2000.

Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище - М.: 2004 - 239 с.

СанПин2.3.2.1078-01 Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. М.: 2002 - 215с.

Скальный А.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека / А.В. Скальный - М.: 2004 – 198 с.

Современные методы анализа и оборудование в санитарно-гигиенических исследованиях. / Под ред. Онищенко Г.Г. М.: ФГУП «Интерсэн», 1999 – с.с. 10-74.

Стратегия социально-экономического развития СКФО до 2025 года. 6 Октября 2010 года.

Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия / Ю.Я. Харитонов- М.: Высшая школа, 2001 – Т. 1. - 185 с.; Т. 2. - 198 с.

Химическая защита растений. / Под ред. Г.С. Груздева. М.: Колос, 1974 – 150 с.

Шевченко В. В.Товароведение и экспертиза потребительских товаров / В. В. Шевченко - СПб.: ИНФРА, 2001 – 323 с.

Приложения

Приложение 1

Характеристика сельскохозяйственного предприятия ЗАО «Красная Заря»

Акционерное общество «Красная Заря» (именуемое в дальнейшем - «Общество»)
является закрытым акционерным обществом.

Общество было реорганизовано из совхоза «Красная Заря» в соответствии с
действующим на тот момент законами РСФСР «О предприятиях и
предпринимательской деятельности», Постановлением Правительства РСФСР «О
порядке реорганизации колхозов и совхозов» и иными нормативными актами - в
АОЗТ «Красная Заря», согласно Постановления главы администрации
Новоалександровского района № 160 от 4 мая 1993 г. Постановлением главы
администрации Новоалексанровского района № 536 от 27 июня 1996 года АОЗТ
«Красная Заря» перерегистрировано в СХ ЗАО «Красная Заря». В соответствии с
Постановлением Государственной Администрации Новоалександровского района
№ 749 от 17 июля 1997 г. зарегистрирован Устав сельскохозяйственного закрытого
акционерного общества «Красная Заря» (с изменениями и дополнениями). На
основании решения общего собрания акционеров СХ ЗАО «Красная Заря» 17
апреля 2001 года СХ ЗАО «Красная Заря» перерегистрировано в ЗАО «Красная
Заря» регистрационный номер 231-ЮЛ-И от 8 мая 2001 года. ЗАО «Красная Заря»
является коммерческой организацией.

К Обществу, его правовому положению, а также правам, обязанностям и
обеспечению защиты прав и интересов его акционеров применяются Гражданский
кодекс Российской Федерации, Федеральный закон Российской Федерации от 26
декабря 1995 года № 208-ФЗ «Об акционерных обществах» иные правовые акты. В
части, не урегулированной императивными нормами законодательства Российской
Федерации, либо допускаемой диспозитивными нормами законодательства
Российской Федерации, к правовому положению Общества, правам, обязанностям
и обеспечению защиты прав и интересов его акционеров применяются положения
настоящего Устава.

Общество является юридическим лицом.

Статья 2. Наименование, местонахождение, почтовый адрес, срок действия общества, предмет и цели деятельности общества.

2.1.Полное фирменное наименование Общества:

-на русском языке: «Закрытое акционерное общество «Красная Заря»;

2.2.Сокращенное фирменное наименование Общества:

-на русском языке: «ЗАО «Красная Заря»;

2.3.Местонахождение Общества: Российская Федерация, Ставропольский край.
Новоалександровский район, п. Краснозоринский, ул. Ленина, 18

Почтовый адрес Общества: 356025, Российская Федерация, Ставропольский край.
Новоалександровский район, п. Краснозоринский, ул. Ленина, 18

Генеральный директор: Костоев Джебраил Туганович.

Срок действия Общества не ограничен и определяется решением высшего органа
Общества.

Предметом и целью деятельности общества является производство, переработка,
реализация сельскохозяйственной продукции, а также извлечение прибыли в
интересах общества.

Приложение 2

Определение минерального состава в растительном образце

Атомно-абсорбционный метод определения содержания тяжелых металлов

Сущность метода. Метод основан на распылении раствора минерализата испытуемой пробы в воздушно-ацетиленовом пламени. Металлы, находящиеся в растворе минерализата, попадая в пламя, переходят в атомное состояние. Величина адсорбции света с длиной волны соответствующей резонансной линии, пропорциональна значению концентрации металла в испытуемой пробе.

Таблица 1. Условия атомно-абсорбционных измерений в воздушно-ацетиленовом пламени

Окислительное пламя требует вдвое меньшего расхода ацетилена притом же воздушном потоке.

Обработка результатов

Пересчет концентрации элемента в растворе (С, мкг/см³) на содержание его в БАД (X, мг/кг) проводят по формуле:

С_к - уровень загрязнения в контрольном опыте, мкг/см³;

К- коэффициент разбавления или концентрирования исходного раствора пробы, равный отношению объема анализировавшегося раствора к объему аликвоты, взятой для разбавления или концентрирования;

Y - объем исходного раствора пробы, см^э;

Y_K- объем раствора в контрольном опыте,см³;

Р - навеска пробы, г.

Определение мышьяка и ртути. Приставка (генератор) к пламённым атомно-абсорбционным спектрометрам КВАНТ-2. Генератор применяется для определения низких содержаний Hg, As. Работает как в ручном, так и в автоматическом режиме с пламенными ААС. Позволяет анализировать продукты сельского хозяйства и мясомолочной промышленности, воды различного назначения и другие объекты с высокой точностью на уровне десятых долей мкг/л. При измерении концентраций Hg методом «холодного пара» в качестве восстановителя используется двухлористое олово (SnCl₂). При измерении методом летучих гидридов таких элементов, как As, в качестве восстановителя используется боргидрид натрия (NaBH₄). Образующиеся в реакторе легколетучие гидриды атомизируются, затем в кварцевой кювете за счёт нагрева с помощью горелки спектрометра. В качестве горючего газа используется пропан–бутановая смесь или ацетилен.

Приложение 3

Определение нитратов в растительном сырье

Определение нитратов ионоселективным нитратным электродом.

Принцип метода. Метод основан на определении нитратов ионоселективным нитратным электродом в солевой суспензии при соотношении сухой растительный материал: 1%- раствор алюмокалиевых квасцов = 1: 100; сырой растительный материал: 1%- ный раствор алюмокалиевых квасцов = 1:4.

Для работы мы использовали ионометр ЭВ- 74, pH-121; ионоселективный нитратный электрод НПО «Квант»; электрод сравнения (хлорсеребряный с насыщенным раствором KCl типа ЭВЛ-1М по ГОСТ 5.1582- 72)

Ход анализа. Пробу сухого, предварительно измельченного растительного материала

(лука репчатого и моркови столовой) массой 0,5 г. поместили в бытовую банку, установленную в 10-позиционную кассету, залили 50 мл. 1%-ного раствора алюмокалиевых квасцов, закрыли крышкой и взболтали на ротаторе 30 мин. В полученной суспензии определяем содержание нитратов.

Пробу сырого растительного материала массой 12,5 г. поместили в банку гомогенизатора, залили 50 мл. 1% - ного раствора алюмокалиевых квасцов и гомогенизировали в течение 1 мин. (При отсутствии гомогенизатора пробы должны быть предварительно растёрты в ступке до однородной массы, залиты раствором квасцов и в течение 30 мин., перемешаны на ротаторе. При анализе влажных образцов необходимо вводить поправку на содержание воды в пробе).

Перед началом работы электрода его в течение суток мы выдержали в растворе KNO₃с концентрацией 10^-1М.

Изменение активности нитратного иона можно проводить непосредственно в рNO₃или делать замеры в мВ. При изменении активности нитратного иона в рNO₃ в рН- метрах, милливольтметрах ( кроме ионометра) следует поставить «род работы» в положение «рН», измерительный электрод подключить к гнезду «ВСП», а вспомогательный электрод – к гнезду «ИЗМ», так как измеряется концентрация аниона NO_3, а прибор рассчитан на изменения концентрации катиона Н.

Ежедневно перед началом работы нитратный ионоселективный электрод помещают на 10 мин. в дистиллированную воду, затем электроды вынимают из воды, обсушивают фильтровальной бумагой и проводят настройку прибора, начиная с меньшей концентрации.

Настройку прибора для измерения концентрации нитратного иона рNO₃ проводят по трём стандартным (контрольным) растворам КNO₃ : 10^-4 М; 10^-3 М ; 10^-2М, начиная с меньшей концентрации, как и настройку по рН, согласно инструкции к прибору рNO₃ этих растворов соответственно равен 4,3 и 2.

Для настройки рН- метра в единицах рNO₃ необходимо пользоваться ручками Е- грубо, Е- точно, устанавливая на приборе величины рNO₃, равные 4 и 3, и кучкой S , устанавливая на приборе величину рNO_3, равную 2. Отсчёты показаний снимают по верхней шкале на 300 мВ, работая в необходимом диапазоне, соответствующем применяемому электроду.

После погружения электродов в растворы последние необходимо перемешать и затем снимать показания в величинах рNO₃.

Определение нитратов с помощью электродов можно проводить, используя градуировочный график и снимая показания в мВ. В этом случае нитратный ионоселективный электрод подключают к гнезду измеренийизм., а хлорсеребряный электрод – к гнездувсп. «Род работ» ставят в положение мВ и проводят измерения ЭДС электронной пары в стандартных и анализируемых растворах. Содержание нитратов в пробах находят, используя градуировочный график, построенный на бумаге с миллиметровой сеткой. По оси абсцисс откладывают величины рNO₃, соответствующие стандартным растворам азотнокислого калия в молях: 10^-1 1рNO_3; 10^-2 - 2рNO₃; 10^-3 - 3рNO₃; 10^-4- 4рNO₃. По оси ординат – ЭДС в мВ.

По графику находят для соответствующих проб рNO₃ и по формуле , приведённой ниже , рассчитывают содержание азота нитратов в мг. на 1 кг. анализируемого материала.

Обработка результатов. При определении нитратов растений – при соотношении проба: раствор = 1:100 (т.е. для сухих проб) N – NO₃ мг/кг = Antilog (6,15 - рNO_3.). При соотношении проба: раствор = 1:4 (т.е. для влажных проб) N – NO₃ мг/кг = Antilog (4,75 - рNO₃).

Антилогарифмы находят по таблицам или логарифмической линейке. Например, если показания прибора составили 2,80 рNO₃ , то при соотношении проба: раствор = 1:100 формула будет следующей: N – NO₃ мг/кг = Antilog (6,15 - NO₃) = Antilog (6,16 – 2,80) = Antilog 3,35 =2240, так как антилогарифм мантиссы 35 равен 2240, а характеристика равна 3. Это означает 10³, т.е. тысячи. Таким образом, в данной пробе содержится 2240 мг/кг N – NO₃ .Эти формулы вытекают из следующих преобразований:

Х = 10^-рNO3 14 В/н10³.

Если необходимо учесть влажность анализируемого материала, для пересчета на сухое вещество пользуются формулой: Х^'= х*100/100-w

Приложение 4

Таблица 1. Содержание нитратов в сельскохозяйственной продукции и их допустимые уровни (мг/кг сырой массы по нитрат-иону)

Рис.1. Распределение нитратов в растениях (мг/кг сырой массы).

Токсическая концентрация. Допустимые нормы нитратов (по данным ВОЗ) составляют 5 мг (по нитрат-иону) в сутки на 1 кг массы взрослого человека, т. е. при массе 50-60 кг - это 220-300 мг, а при 60-70 кг - 300-350 мг.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/16765-soderzhanie-nitratov-i-tjazhelyh-metallov-kak