Основи біогеохімії

 Можуть бути виділені також нітратні біогеохімічні провінції.

Існують  також природні геохімічні  регіони,  де грунти  і води  містять  високі  концентрації  нітратів,  джерелами  яких можуть бути процеси азотфіксації за рахунок бобових рослин і мікроорганізмів. Однак нітрати можуть бути стійкими тільки в окисних умовах, оскільки в анаеробних відновних умовах вміст нітратів різко зменшується внаслідок протікання процесів денітрифікації.

Токсичність нітратів для людини пов'язана з трансформацією нітратів в нітрити в шлунково-кишковому тракті людини. Токсичність  нітритів  у  високих  дозах  пов'язана  з  впливом  на  серцево-судинну  систему,  а  в  малих  кількостях  –  з формуванням метгемоглобіну і захворюванням метгемоглобінемією.

Формування  метгемоглобіну  означає,  що  частина  гемоглобіну  вже  втрачена  для  переносу  кисню  по  кровоносній системі,  і людина  починає зазнавати задуху.  Аналогічно проявляється  дія  чадного  газу  -  СО.  Найбільш  сильно  вплив нітритів помітний у немовлят у віці до 1 року, особливо при кормлінні материнським молоком з високим вмістом нітратів. Нітрати  легко  трансформуються  в  нітрити,  а  останні  так  само  легко  відновлюють   гемоглобін,   позбавляючи  його транспортної функції по відношенню до кисню. Встановлено, що до 10 % нітратів відновлюються у немовлят до нітритів, а задуха наступає,  коли до  10  % гемоглобіну трансформується  в метгемоглобін.  Бактеріальному  відновленню  нітратів  в нітрити сприяє висока величина рН в шлунку немовлят. Крім того, фермент, який розкладає метгемоглобін, в цьому віці менш активний.

Необхідно відмітити, що деякі новонароджені тварини, наприклад поросята, також чутливі до високих рівнів нітратів в їжі та воді.

Друга  екотоксикологічна  проблема  надлишкового  споживання  нітратів  пов'язана  з  тим,  що  при  їх  одночасному надходженні в організм з амінами, наприклад, при прийомі ліків, які містять третинні аміни, існує висока ймовірність виникнення ракових захворювань, які викликаються нітрозоамінами. Нітрозоаміни є підтвердженими канцерогенами як в експериментах  з тваринами,  так і в епідеміологічних  дослідженнях  захворюваності  людей.  Встановлена кореляція  між вмістом нітратів в питних водах і частотою ракових  захворювань в Англії, Угорщини,  Колумбії,  Чилі і інших регіонах. Питання канцерогенності самих нітратів залишаються спірними, однак, їх роль, як попередників нітрозоамінів, чітко визначена. Нітрати реагують з амінами  або амідами,  а вихід нітрозоамінів  залежить від ряду специфічних  умов стану організму людини. Отже, існують певні докази токсичного впливу нітратів на організм людини і тварин.  Це привело до утворення санітарно-гігієнічних нормативів, ГДК, для концентрації нітратів в питних водах (табл. 2.35).

 

Таблиця 2.35

Параметри обмеження концентрації нітратів в питних водах

ОрганізаціяРікВид обмеженьNO  3

-,

мг/л

Міністерство охорони здоров'я СРСР1978ГДК45

Міністерство охорони здоров'я РФ1993ГДК45

Всесвітня організація охорони здоров'я:

європейський стандарт1970Рекомендація по обмеженню:

прийнятий рівень не прийнятий

рівень

25

25-50

>50

Агентство  по охороні оточуючого середовища США1977ГДК45

Міністерство охорони здоров'я Канади1978ГДК45

Європейська економічна спілка1977ГДК

Рекомендований рівень50

25

Всесвітня організація охорони здоров'я:

міжнародний стандарт1984Рекомендований рівень45

 

Крім надходження нітратів з питними водами, існує небезпека їх надходження в організм людини і тварин з продуктами харчування. Відомо, що нітрати можуть накопичуватись з значних, іноді досить високих, кількостях в овочах і фруктах, наприклад, в салаті, шпинаті, капусті, цибулі, огірках, картоплі, кавунах, динях, персиках, бананах та інших. Крім того, при виробництві ряду продуктів, таких як ковбаси, копчене м'ясо, використовуються в малих кількостях солі нітритів для збільшення  строків  зберігання  продуктів.  Більш  того,  встановлено,  що  в  процесі  копчення  м'яса  і  риби  або  при виготовленні віскі відбувається утворення нітрозоамінів, але, як правило, в дуже незначних кількостях при дотриманні рекомендованих технологій. Додавання нітритів в дитяче харчування заборонено в багатьох країнах.

Розроблені  величини  гранично-допустимого  вмісту  нітратів  в  різних  овочах.  Наприклад,  в  Росії  вміст  нітратного нітрогену (для перерахунку в нітрати необхідно помножити на 4,45) в капусті обмежено 900 мг/кг сирої ваги, у картоплі – 80, в салаті – 1200, в динях і кавунах – 80 і т.д. Аналогічні величини ГДК введені в багатьох країнах: США, Німеччині, Чехії, Швеції і інші.

Важкі метали

Складна біогеохімічна структура, пов'язана з неоптимальним  вмістом  важких  металів і мікроелементів (їх надлишок такий  же шкідливий,  як  і недостача),  привела  до  виникнення  багатьох  природних  ендемічних  захворювань  тварин  і людини.

Накопичення важких металів в оточуючому середовищі може відбуватись як природним, так і антропогенним шляхом, однак, в обох випадках токсичні механізми їх впливу на біоту пов'язані з ферментативними реакціями. У цьому відношенні особливо ефективними є двовалетні важкі метали. Вони легко реагують з аміно- і сульфогідрильними групами білків; деякі важкі метали (наприклад,  кадмій,  ртуть) конкурують  з цинком,  заміщуючи  його  в  певних  комплексах  ферментів,  які містять метал. Метали також  впливають на генні механізми, які є канцерогенними речовинами (Нікель, Берилій, Талій). Окремі  метали  мають  біоакумулятивні  властивості,   наприклад,   Меркурій  і  частково  Плюмбум,   що   обумовлює   їх накопичення в організмах, які замикають трофічні (харчові) ланцюги.

Гостра токсичність металів в основному збільшується пропорційно до їх електропозитивності:

І В С u < Ag