14. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ В
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
209
При современном уровне интенсификации земледелия сущест- венно возрастает
применение комплекса химических препаратов, пред- назначенных для защиты возделываемых культур и получения за счет этого более высоких урожаев.
Опыт ведения интенсивного земледелия показывает, что при- менение химических средств защиты культурных растений обеспечива- ет сохранность 25-30% урожая.
Благодаря применению средств защиты растений ежегодно в странах СНГ сберегается около 17-18 млн. т зерна, 10-11 млн. – карто- феля, 13-14 млн. т – сахарной свеклы. На долю стран СНГ приходится 6-
7% мирового объема потребления пестицидов, на долю США – 26 , за- падноевропейских стран – 25%. Тем не менее, именно у нас проблема загрязнения окружающей среды стоит особенно остро.
Пути поступления токсических веществ в продукты пита-ния, методы их контроля. Существующая экологическая обстановка способствует попа- данию химических загрязнителей в продукты, дальнейшему концентри- рованию в них (например, в сыре) и получению в конечном счете про- дуктов, не отвечающих требованиям пищевой безопасности. Цепи пита- ния – один из основных путей поступления чужеродных химических веществ (ЧХВ), или контаминантов, в организм человека (40-50%)
Основной источник создания экологического неблагополучия
– промышленность, другой – сельскохозяйственное производство.
Химические вещества, используемые в сельском хозяйстве и производстве молока, способствуют загрязнению молока и молочных продуктов. Работники молочной промышленности в последние годы сталкиваются не только с наличием в молоке не свойственных ему ин- гредиентов, но и с изменением состава и технологических свойств мо- лока, которое нередко имеет пониженное содержание казеина, увели- ченную долю сывороточных белков и небелкового азота в общем коли- честве белка, более низкую титруемую кислотность, высокую бактери- альную обсемененность, большое число соматических клеток, нарушен- ный микроэлементный баланс. Ухудшение (по экологическим причи- нам) состава животноводческого и растительного сырья приводит к то- му, что оно становится малопригодным для переработки, в результате уменьшается выход готовой продукции и увеличиваются отходы сырья.
По мере развития химической промышленности и индустриа- лизации сельского хозяйства в природный круговорот вовлекаются все
210 новые и новые количества азота. Возникает проблема загрязнения про- дукции сельского хозяйства нитрозосоединениями и их предшественни- ками – нитратами и нитритами. Следует обратить внимание на сезонные колебания в содержании нитратов в заготавливаемом молоке – их уве- личение в летний и осенний периоды, что обусловлено подкормкой жи- вотных зеленой массой и повышением содержания нитратов в растениях в это время года.
Исследованиями влияния азотистых удобрений на химический состав и физические свойства молока установлено, что в молоке с паст- бищ, удобренных азотом, происходят нежелательные изменения хими- ческого состава и физических свойств, что снижает его пригодность для производства сгущенного молока, сыра, кисломолочных продуктов и питьевого молока. Степень загрязнения молочных продуктов нитрозо- соединениями коррелирует с
увеличением нитратной нагрузки в кормах, содержанием их предшественников в молоке и его технологической об- работкой (тепловая обработка молока, в том числе сушка, использова- ние специй, посолочных компонентов или наполнителей также иногда приводят к увеличению количества нитрозосоединений). Исследова- ниями молочных продуктов на содержание нитратов и нитритов уста- новлено, что с уменьшением массовой доли белков в продукте количе- ство нитратов в нем снижалось.
Таким образом, нарастающая загрязненность объектов окру- жающей среды окисными соединениями азота, в первую очередь нитра- тами, может привести к увеличению содержания канцерогенных ве- ществ в организме человека.
По-прежнему актуальна проблема присутствия в продуктах питания пестицидов. Пестициды – химические вещества, обладающие токсическими свойствами по отношению к определенным группам жи- вых организмов, - от бактерий и грибов до растений и теплокровных животных. Степень (и уровень) загрязнения ими продуктов зависит от масштабов их применения в сельском хозяйстве, устойчивости пестици- дов, свойств почвы, климатических условий и др. Некоторые пестициды могут сохранять свои токсические свойства в течение многих лет. Они накапливаются в почве и из нее переходят в растения. Эти вещества представляют опасность всегда. Ученые утверждают, что загрязненные пестицидами кормовые культуры в зеленом (свежем) виде, в сухом, и, конечно, в виде силосов, жома, барды, комбикормов, жмыхов и т.п. яв- ляются основной причиной попадания их в продукты питания в течение всего года.
211
Проблема пестицидов имеет важное значение при производст- ве высокожирных молочных продуктов, так как жирорастворимые ма- лополярные пестициды переходят в них пропорционально концентрации жира, в связи с чем сливочное масло в известной мере может служить ориентиром при оценке загрязнения окружающей среды жирораствори- мыми ксенобиотиками.
Токсические свойства пестицидов многообразны. Их опас- ность заключается в том, что они крайне устойчивы и способны накап- ливаться в организме человека, оказывая вредное, разрушающее воздей- ствие на многие органы, особенно на печень, вызывая тяжелые ее забо- левания (в том числе и цирроз).
В результате осуществления Минсельхозпродом, Госкомсан- эпиднадзором Республики Беларусь и их органами на местах мер по упорядочению использования химических средств защиты растений, ограничению на применение ряда препаратов и сокращению в послед- ние годы объемов химизации отмечена положительная динамика оста- точных количеств пестицидов в пищевых продуктах, в частности, в мо- локе и молочных продуктах: число проб с превышением допустимых уровней сократилось за последние пять лет с 3,2 до 1,6%.
Особую группу токсических веществ, попадающих в продук- ты питания, составляют тяжелые металлы. Главные источники загрязне- ния окружающей среды тяжелыми металлами – выбросы ТЭЦ и про- мышленных предприятий, выхлопные газы автотранспорта, фосфорные удобрения. Загрязнение среды приводит к прямым потерям продукции в сельскохозяйственном производстве. При высоком уровне содержания
тяжелых металлов ухудшаются свойства почв, замедляется рост и уменьшается урожайность растений, ухудшается состояние и снижается продуктивность животных при поедании таких кормов. Тяжелые метал- лы – кадмий, ртуть, свинец – являются сильнодействующими токсиче- скими веществами.
При сепарировании молока свыше 95% кадмия переходит в обезжиренное молоко. Содержание кадмия в кислотном казеине и сыво- роточных белках составляет соответственно 14,76-19,63 и 5,94-6,74% от общего количества его в молоке. Существенное влияние на присоедине- ние кадмия к белкам оказывают активная кислотность среды и степень дисперсности белков молока. Способность кадмия присоединяться к сульфидным группам используется при удалении этого металла из мо- лока при помощи ионообменных смол. Установлено, что кадмий накап- ливается в организме человека в течение всей жизни даже при неболь-
212 шом содержании его в окружающей среде. Большая часть его поступает в печень и почки. Кроме того, он вызывает гипертонию и анемию, по- нижает активность ферментов.
Довольно распространенным токсикантом является ртуть. Со- держание ее в молоке зависит от времени года (максимальное количест- во – в ноябре и снижение с наступлением отелов). Сообщается, что большая часть ртути, содержащейся в молоке (50% и более), связывает- ся с казеином и 28% - с сывороточными белками, остальная же часть находится в ионной форме в водной фракции молока. Употребление белковой продукции, полученной из молока, загрязненного ртутью, мо- жет привести к отравлению. ВОЗ установлена минимальная токсичная доза для человека 5 мкг в день. Опасность попадания ртути в организм усугубляется тем, что она способна накапливаться в нем. Высокую ак- кумулирующую способность к ртути проявляет мозг, что может привес- ти к психическим расстройствам и даже к параличу. Особую опасность представляет она для беременных и кормящих женщин.
Прогрессирующее загрязнение окружающей среды таким ядо- витым веществом как свинец вызывает большую тревогу ученых и спе- циалистов. Особенно много его в молоке, получаемом от коров, пасу- щихся в зонах, расположенных вблизи шоссейных дорог, заводов, про- изводящих и перерабатывающих свинец. Попадает он в молоко через корма и из воздуха. Установлено, что 50% свинца, содержащегося в воз- духе, используемом при сушке молока, переходит в сухой продукт. По- пав с молоком в организм человека, свинец оказывает негативное воз- действие прежде всего на кровеносную и нервную системы, на почки и желудочно-кишечный тракт. Накопление его в организме человека при- водит к снижению умственных способностей и неврологическим забо- леваниям.
Роль микроэлементов в жизнедеятельности людей общеизве- стна. Введение в рацион питания недостающих микроэлементов обеспе- чивает нормальное физиологическое состояние человека. Корма, приме- няемые в животноводстве, также обогащаются микроэлементами – ко- бальтом, медью, цинком, марганцем, молибденом, йодом, селеном, фто- ром. Однако превышение природно- необходимых уровней содержания микроэлементов в продуктах питания и кормах переводит их в разряд токсических. Поэтому установлены жесткие нормы их содержания в продуктах питания.
Вредные токсические вещества, попавшие тем или иным пу- тем в организм животного, переходят в готовый продукт в одних случа-
213 ях полностью, в других – частично. В сгущенные и сухие молочные продукты они переходят из молока в таких же пропорциях, в каких уве- личивается в них содержание сухих веществ по сравнению с исходным сырьем. Установлено, что железа, меди, цинка, марганца, свинца и кад- мия в сгущенных молочных продуктах содержится в 3-5 раз больше, чем в сыром молоке. Некоторые биоциды концентрируются в жировой фазе и почти полностью остаются в масле, в больших количествах они могут быть в сырах, сметане и в других высокожирных продуктах.
Число известных в настоящее время микотоксинов оценивает- ся ориентировочно. Они образуются из многочисленных низших плес- невых грибов. При этом возможны различные способы задержания мо- лока. Из природных канцерогенных веществ наибольшую опасность представляют афлатоксины. Причиной появления в молоке афлатоксина
В
1
является наличие его в кормах. Афлатоксин В
1
образуется под воз- действием группы мезофильных грибов (в частности, Aspergillus). Обра- зование и оптимальный рост токсинов происходят при 20-25 0
С, мини- мальный – при 30-40 0
С. Во избежание превышения предельно допусти- мого уровня токсинов в молоке – 10-15 мг/кг молочная корова с удойно- стью 5-6 тыс. кг в год может ежедневно потреблять не более 10-50 г аф- латоксина В
1
Из других загрязняющих продукты питания веществ
особое место занимают лекарственные средства, применяемые для профилак- тики и лечения животных, ускорения их роста, улучшения качества и сохранности кормов. К сильнодействующим лекарственным препара- там, используемым в ветеринарии и животноводстве, относятся анти- биотики. Последние способны циркулировать по пищевым цепям, пере- ходить из кормов и воды в кровь, органы, ткани животных и продукты.
Выделяют три причины ухудшения здоровья людей в связи с использованием ветеринарных лекарственных препаратов: фарматокси- кологическую угрозу; микробиологическую (наличие патогенных бак- терий в желудке – дисбактериоз); иммунно-патологическую угрозу
(возникновение аллергических заболеваний у взрослых и диатеза у де- тей).
Несмотря на запрещение органами государственного ветери- нарного и санитарно-эпидемиологического надзора использования ме- дицинских антибиотиков в качестве кормовых добавок, остаточные их количества обнаруживаются в 15-26% продукции животноводства.
В качестве эффективного способа, снижающего ущерб, нано- симый антибиотиками производству молочных продуктов (наряду с
214 ультрафильтрацией, инактивацией энзиматическим путем, стерилизаци- ей), многие исследователи предлагают использовать резистентные за- кваски. Так, при производстве кисломолочных продуктов применяются специальные штаммы молочных культур, которые способны расти в присутствии остатков антибиотиков.
В большинстве случаев появление антибиотиков в молоке свя- зано с использованием их для лечения мастита, который нежелателен прежде всего из-за негативного влияния на бактериологическое качество молока. Заболевание коров маститом влияет, помимо снижения надоев, на состав молока и его технологические свойства. Повышение содержа- ния соматических клеток в молоке является причиной ухудшения каче- ства вырабатываемых из него продуктов, снижения их выхода. В таком молоке повышается содержание сывороточных белков, гамма- глобулина, лизоцима, других неспецифических бактерицидных веществ, снижается способность молока к молочнокислому брожению и сычуж- ному свертыванию, что ведет к нарушениям технологического цикла при производстве сычужного сыра.
Значение мастита с санитарно-гигиенической точки зрения имеет свои аспекты: во-первых, не исключается патогенность всех воз- будителей мастита для человека. Но, поскольку процессы жизнедея- тельности всех возбудителей и выделяемых ими токсинов (включая термоустойчивые стафилококковые энтеротоксины) прекращаются при пастеризации, потенциальную опасность для здоровья представляет употребление сырого молока и изготовляемых из него молочных про- дуктов (свежий мягкий сыр), которые могут производиться в мини- цехах и фермерских хозяйствах без соответствующего контроля молоч- ного сырья; во-вторых, угрозу для здоровья человека могут представ- лять антибиотики и химические вещества, применяемые в терапевтиче- ских и (или) профилактических целях для борьбы с маститом.
Рассматривая вредные воздействия пестицидов, нитратов, тя- желых
металлов и других веществ на организм человека, необходимо подчеркнуть, что особенно они опасны для детей. Детский организм быстрее усваивает кадмий, свинец, ртуть, пестициды и нитраты и в большей степени подвержен воздействию вредных (и нежелательных) веществ. Большую опасность для детей представляют органические со- единения – загрязнители, так называемые глобальные хлорорганические контаминанты, к которым в первую очередь относятся полихлорирован- ные бифенилы (ПХБ) – диоксины, циркулирующие в биосфере. Они относятся к супертоксикантам, т.е. веществам, которые даже в малых
215 дозах (10
-9
-10
-4
) представляют большую опасность для здоровья челове- ка. Относительно высокие концентрации диоксинов обнаружены в жен- ском молоке, что еще раз подтверждает, что основной источник поступ- ления диоксинов в организм человека – продукты питания (молоко, мя- со, масло, рыба, куриные яйца и другие продукты ввиду липофильной природы этих супертоксикантов). Не исключается вероятность их попа- дания с питьевой водой и воздухом вследствие способности сорбиро- ваться на твердых частицах, а также хороших адгезионных свойств.
Трудность рассмотрения различных вопросов, связанных с диоксинами, в значительной степени обусловлена высокой стоимостью проведения анализа этих соединений имеющимися в настоящее время методами
(один анализ стоит 1-3 тыс. долл. США).
Несмотря на сложность проблемы некоторые направления ис- следований по разработке способов очистки сельскохозяйственного сы- рья от ксенобиотиков уже обозначены. В условиях продолжающегося загрязнения окружающей среды супертоксичными диоксиновыми ксе- нобиотиками необходимо комплексное решение проблемы, так как ди- оксины способны накапливаться в воздухе, воде, растениях, организме животных и человека, продуктах питания. Исследования следует начи- нать с мониторинга диоксинов в традиционных сырьевых зонах – по- ставщиках молока для производства продуктов детского питания, уста- новления ПДК диоксинов для молока и детских продуктов, фиксации значения этого параметра в соответствующих нормативных актах и т.д.
Опыт развитых стран показывает, что существуют реальные пути получения экологически безопасных продуктов для детей и взрос- лых, при этом к качеству сырья для выработки детских продуктов предъявляются более жесткие, чем в странах СНГ, требования. Хорошие показатели качества молока для детского питания обеспечиваются вы- соким профессиональным уровнем работы специалистов на всех этапах
– от кормопроизводства и содержания коров до реализации готовой продукции. Кроме того, исследования молока-сырья проводят незави- симые лаборатории, что делает его оценку более объективной. Эти ла- боратории оснащены современными электронными программами и сис- темами контроля качества продуктов.
В республиках бывшего Союза также проводятся работы по по- лучению экологически безопасного молока и созданию систем экологи- ческого и технологического мониторинга по выработке продуктов дет- ского питания гарантированного качества. Имеются карты-схемы гео- химических аномалий почв и гидроэкологического состояния областей
216 и регионов, а также потенциального загрязнения почв
вследствие при- менения минеральных удобрений, известкования, фосфатирования и т.д. составляются обобщающие схемы экологического состояния.
Загрязнение пестицидами. Пестициды, являются важным фак- тором положительного воздействия человека на продуктивность сель- ского хозяйства, но в то же время могут оказывать на окружающую сре- ду побочные явления: загрязнение остатками пестицидов растений, поч- вы, воды, воздуха; накопление и передача по цепям питания отдельных наиболее стойких пестицидов; случаи отравления отдельных диких жи- вотных (рыб, птиц, млекопитающих, полезных насекомых); возникнове- ние устойчивых популяций вредных организмов и др.
При обработке пестицидами значительное количество ядохими- катов рассеивается в пространстве или испаряется, а при опыливании с самолета большая их часть не достигает земли и длительное время на- ходится в воздухе, что создает опасность сноса веществ на большие рас- стояния. Быстрая потеря препарата приводит к необходимости повтор- ной обработки, т.е. к еще большему загрязнению почвы и воздуха.
Большое количество пестицидов переносится по поверхности почвы с пылью. Установлено, что воздух загрязняется при опыливании, чем при опрыскивании. На растениях задерживается только 25-50% препарата, остальное количество какое-то время находится в воздухе, а затем оседает на растения и почву на значительном расстоянии от места обработки. Поэтому в странах СНГ применение пестицидов способом опыливания ограничено.
По ориентировочным данным около 2% общего количества раз- личных веществ, загрязняющих почву, составляют пестициды. Ежегод- но во всем мире применяется более 1 млн. т гербицидов, 900 наимено- ваний и почти 90% этих веществ впитывается в почву. Наиболее стой- кие к разрушению, т.е. способные к накоплению в окружающей среде, являются ХОП (хлорорганические соединения, ДДТ, ГХЦГ и др.). Они обнаруживаются сейчас во всех организмах, населяющих планету. По данным исследований 50% ДДТ, внесенного до 1970 г., циркулирует во внешней среде.
В почву пестициды попадают при непосредственном их внесе- нии в пахотный слой или поверхностной обработке почвы, опыливании и опрыскивании растений наземной техникой, при посеве семян, пред- варительно протравленных.
Нередко причиной загрязнения окружающей среды является неудовлетворительный способ затаривания (т.е. в крупной упаковке),
217 при разгрузке какое-то количество препарата выливается или остается на дне, отравляя людей и нанося ущерб природе.
Тяжелое положение в стране сложилось с техникой внесения пестицидов. Малообъемные опрыскиватели, дающие размер капель 80-
800 мкм, пока еще не выпускаются, их использование позволило бы снизить дозы пестицидов на 25-50%.
В природоохранном аспекте целесообразно классифицировать пестициды по тем побочным эффектам, которые они оказывают на ок- ружающую среду. Наиболее важными являются: устойчивость пестици- дов к разрушению или длительность их сохранения в воде и почве без превращения в безопасные продукты (персистентность); способность к накоплению в тканях живых организмов; растворимость и связанную с ней миграционную способность.
Стойкость пестицидов определяется временем их полураспада.
По скорости разложения пестициды делят на 6 групп.
1) самые стойкие – хлоорганические соединения (время разложе- ния более 18 мес., например, ДДТ, ГХЦГ);
2) 18 мес.- производные мочевины, симазин и др.;
3) до 12 мес.- производные бензойной кислоты;
4) до 6 мес.- нитрозамины и др.;
5) более 3 мес. – производные карбаминовой кислоты и др.;
6) менее 3 мес. – фосфорорганические соединения.
Степень устойчивости
пестицидов зависит от химической при- роды, нормы и срока внесения пестицида, типа почвы, механизма воз- действия, степени увлажнения и других факторов. Наибольшую опас- ность для природной среды представляют хлорорганические пестициды, поскольку они обладают токсическим действием, значительной перси- стентностью в почве и воде и способностью к накоплению в окружаю- щей среде. Наиболее опасным в этом классе пестицидов является ДДТ – препарат, повсеместно запрещенный в последнее время для использова- ния.
На почвах легкого механического состава, на плодородных поч- вах разложения пестицидов идет быстрее, а на кислых почвах остатки пестицидов сохраняются дольше. С превышением температуры воздуха ускоряется распад остатков пестицидов.
В последнее время наметилась тенденция к замене хлороргани- ческих пестицидов менее стойкими соединениями, прежде всего, фос- форорганическими пестицидами. Эти вещества хорошо растворяются в воде. Многие из них обладают высокой стойкостью (метафос, базудин).
218
За короткое время разложения (несколько десятков суток) пестициды этого класса часто превращаются в соединения более токсичные, чем исходный препарат. Наиболее характерным является хлорофос.
В растения пестициды попадают через надземные органы и корни. Пути их поступления и потери следующие: испарение в атмо- сферу, высыпание на наружной поверхности листа, проникновение в кутикулу и растворение в липоидном слое и т.д.
Ядохимикаты, попадая на листья растений, проникают внутрь растения и накапливаются в нем. Но чаще защищая растительные орга- ны от действия попадающих в почву токсичных веществ, корни накап- ливают их, не давая проникать в стебель, листья, продуктивные органы.
Большинство из них отличаются низкой токсичностью для теп- локровных животных, но наибольший ущерб связан с их устойчивостью к разрушению.
В водоемы ядохимикаты поступают со сточными водами пред- приятий, при авиационной обработке сельскохозяйственных угодий и лесов, с дождевыми и талыми водами, в результате нарушения агротех- ники. Попавшие в водоем препараты сначала разбавляются до незначи- тельной концентрации, а затем разлагаются. Наиболее опасны стойкие пестициды (ДДТ и т.д.), остатки которых в воде обнаруживаются дли- тельное время. Остатки пестицидов накапливают рыба, ракообразные и создают опасность для других живых организмов. Пестициды могут проникать и в грунтовые воды.
Для охраны здоровья населения и предотвращения циркуляции пестицидов в природе установлены гигиенические нормативы предель- но допустимых концентраций (ПДК) пестицидов в воздухе рабочей зо- ны, атмосферном воздухе, в воде открытых водоемов и в почве, а также предельно допустимые остаточные количества (ДОК) пестицидов в раз- личных пищевых и кормовых продуктах и допустимые сроки последних обработок культур до сбора урожая (время ожидания) – периоды, в те- чение которых применяемый пестицид разрушается полностью или до допустимых остаточных количеств. Все эти нормативы указаны в спи- ске и их нарушение недопустимо.
Все работы,
связанные с применением ядохимикатов, должны выполняться согласно «Инструкции по технике безопасности при хра- нении, транспортировке и применении ядохимикатов в сельском хозяй- стве».
Выявление причин недостаточной эффективности односторон- него применения химического метода в последнее время привело к из-
219 менению взглядов на защиту растений. Прежде всего, изменилась так- тика применения пестицидов к ассортименту препаратов. Широкое при- знание получило представление о том, что для создания на полях опти- мальной фитосанитарной обстановки необходимо сочетание или интег- рирование химического, биологического, агротехнического и других методов защиты растений с целью регуляции численности комплекса вредных видов на уровне, допустимом с точки зрения экономики и с учетом складывающейся экологической обстановки.
В связи с этим наряду с традиционным ведением сельского хо- зяйства во многих странах развивается альтернативное земледелие, в первую очередь основанное на строгом соблюдении научных рекомен- даций по освоению природно-ресурсного потенциала агроценозов и ис- пользованию факторов интенсификации с целью уменьшения негатив- ных последствий для агроэкосистемы в целом сохранения динамическо- го равновесия всех ее составляющих.
В основу альтернативного земледелия входит задача сокраще- ния до минимума внешнего воздействия на агроэкосистему, создания предпосылки для использования ее собственного биопотенциала.
Цели альтернативного (биологического) земледелия заключа- ются в следующем:
- сохранение и повышение плодородия почвы;
- защита окружающей природной среды;
- активизация круговоротов превращения веществ;
- улучшение качества продукции;
- производство гарантированного количества продукции;
- экономия невосполнимой энергии.
Скачать 1.54 Mb.