- •Федеральное агентство по образованию государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
- •Экология: природопользование, инженерная защита окружающей среды
- •Экология: природопользование,
- •Глава 1. Глобальные проблемы цивилизации и возникшие экологические кризисы
- •Демографический взрыв и его экологические последствия
- •1.2. Проблема нехватки продуктов питания
- •1.3. Проявление парникового эффекта
- •1.4. Появление озоновых дыр
- •1.5. Проблема кислотных дождей
- •1.6. Уничтожение лесов и их последствия
- •1.7. Истощение энерго- и минеральных ресурсов
- •1.8. Деградация сельскохозяйственных угодий
- •1.9. Эвтрофирование водоёмов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 2. История развития экологии как науки и её основные законы
- •2.1. Развитие экологических знаний
- •2.2. Этапы формирования классической экологии
- •2.3. Основные разделы экологии
- •2.4. Системные связи в биосфере
- •2.5. Принципы и теории систем в экологии
- •2.6. Фундаментальные законы экологии
- •2.7. Цель, содержание и задачи дисциплины «экология»
- •2.8. Предмет и методы экологических исследований
- •2.9. Связь экологии с другими науками
- •Вопросы для самопроверки
- •Глава 3. Понятия и термины в экологии
- •3.1. Понятие о среде обитания и адаптации
- •3.2. Экологические факторы и типы реакций организмов на внешние воздействия
- •3.3. Общий характер действия экологических факторов и понятие о лимитирующих условиях окружающей среды
- •3.4. Фитоценоз и экологическая ниша
- •3.5. Биоценоз, его свойства и связи в нём
- •Пищевые цепи, сети и трофические уровни
- •Отношения организмов в биоценозах
- •3.6. Биогеоценоз и взаимоотношения в нём
- •3.7. Экосистемы и их основные свойства
- •Саморегуляция и устойчивость экосистем
- •3.8. Сукцессии, их происхождение и прогнозирование. Синузия
- •3.9. Агроэкосистема и её регулирование
- •3.10. Популяция и её свойства
- •Круговорот веществ и энергии в эко - и агроэкосистемах
- •3.12. Устойчивость современных косистем к техногенезу
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 5. Природно-ресурсный потенциал
- •5.1. Природно-ресурсный потенциал
- •Взаимодействие природы и общества. Ресурсные циклы
- •Эффективность использования природных ресурсов
- •Особо охраняемые природные территории и их роль в сохранении экологического равновесия в биосфере
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 6. Сущность и основные виды природопользования
- •6.1. Понятия, виды, формы и основы рационального природопользования
- •6.2. Лицензия на право потребителя природных ресурсов
- •Лицензия на использование животного мира
- •Лицензирование на пользование атмосферным воздухом
- •6.3. Лимитирование природопользования
- •6.4. Договорно-арендные отношения в области природопользования
- •Договор аренды комплексного природопользования
- •6.5. Основные положения рационального природопользования
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 7. Природоохранные мероприятия, технологии и техника
- •7.1. Классификация и основные направления природоохранныхи природозащитных мероприятий
- •7.2. Очистка газопылевых выбросов
- •7.3. Очистка газовых выбросов от газо- и парообразных загрязнителей
- •7.4. Очистка сточных вод
- •7.5. Утилизация и ликвидация твёрдых отходов
- •7.6. Малоотходные и безотходные производства
- •7.7. Биотехнологии и их значение для защиты окружающей среды
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава. 8. Влияние загрязнения окружающей среды обитания на здоровье человека
- •8.1. Состояние биосферы и болезни населения
- •8.2. Факторы, вызывающие негативные воздействия на население Биологические факторы
- •Химические факторы
- •8.3. Химические соединения и физические факторы, опасные для здоровья человека
- •Продукты жизнедеятельности вредителей
- •Физические факторы
- •8.4. Нитраты и их влияние на организм человека
- •8.5. Тяжёлые металлы и их воздействие на организм человека
- •8.6. Болезни человека, связанные с влиянием среды обитания на его психическое состояние
- •Экологический спид человечества
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 9. Взаимозависимость экономики и экологии
- •9.1. Взаимосвязанность экологии и экономики
- •9.2. Эколого-экономический учёт природных ресурсов и загрязнителей
- •9.3. Новые механизмы финансирования охраны окружающей природной среды
- •Плата за использование природных ресурсов
- •Экологические фонды
- •Экологическое страхование
- •Экологическая обусловленность экономики
- •Зависимость экономики от ресурсов биосферы
- •9.4. Главные слагаемые экологизации экономики Основные составляющие
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 10. Природоохранная деятельность рф
- •10.1. Нормативные документы по охране природной среды в России
- •10.2. Основные направления в природоохранной деятельности рф
- •1. Природно-экономические особенности хозяйства
- •2. Прогноз антропогенных изменений природного комплекса и их влияние на развитие хозяйства
- •3. Система мер комплексной охраны природы на территории хозяйства
- •10.3. Международное сотрудничество рф в области охраны природной среды
- •Вопросы для самопроверки
8.4. Нитраты и их влияние на организм человека
Возрастание антропогенного давления на агроэкосистемы, связанное с интенсификацией продуционного процесса растений, вызывает накопление в продуктах растениеводства различных токсичных веществ, особенно нитратов. Их чрезмерная аккумуляция в растениях может быть вызвана существенным поступлением азота из почвенных ресурсов в растение, но в большей степени при повышенном использовании средств химизации, когда азот полностью не используется на формирование азотсодержащих соединений.
Темпы накопления нитратов в почве зависят от температурного режима, увлажнения и физико-химических свойств почвы. При избыточном содержании азота в почве возрастают газообразные формы, повышается заболеваемость растений и полегаемость посевов, снижается качество продукции; устранение излишнего количества азота требует использования других агрохимикатов и в больших количествах (рис.8.1). Для экологически безопасного функционирования агроценозов важно оценить
Оптимальное
количество азотных удобрений
Избыточное
Недостаточное
Заболевания
и поражения насекомыми-
вредителями
Повышает
опасность
Расход
пестицидов
Степень
накопления
пестицидов
в сельско-
хозяйственных
растениях
Получение
низкокаче-
ственой
продукции
Содержание
биологически ценных питательных веществ
Понижает Понижает
Рис.8.1. Схема некоторых последствий недостаточного или избыточного внесения азотных удобрений
суммарный вклад средств химизации и отдельных факторов с возможностью регуляции процессов накопления нитратов в растениях.
Основные блоки воздействия на растения по степени их влияния на процесс нитратонакопления можно расположить в следующем порядке: удобрение > физиологически активные вещества > почва.
Но растениеводческая продукция без содержания нитратного и аммиачного азота в природе не может существовать, поскольку они являются источниками питания растений и входят в состав белковых соединений. Потребность растений в азоте зависит от многих факторов: сорта, погодных условий, свойств почвы и количества удобрений в почве. Содержание в продукции сельского хозяйства нитратного азота тесно связано с низкой культурой земледелия сельскохозяйственных товаропроизводителей.
При хорошей агротехнике возделывания полевых культур, повышения плодородия почвы, применения невысоких доз органических и минеральных удобрений заметно снижается накопление нитратного азота в продукции полеводства.
Несвоевременное применение азотных и органических удобрений в больших количествах ведёт к тому, что лишний азот из почвы интенсивно поступает в растение, который не используется полностью для формирования биомассы и накапливаются впрок в тканях растений в виде N – NO3. Нитраты (NO3-) – это соли азотной кислоты, нитриты (NO2-) – соли азотистой кислоты. В последние годы в связи с возросшим вниманием охраны окружающей природной среды всё чаще объектами контроля при производстве аграрной продукции становится экологическое состояние почвы, вода, вносимые удобрения и сами растения.
Содержание нитратов определяют по нитратному азоту (N-NO-3), нитрат-иону (NO-3) или по нитрату натрия (NaNO3). Для этого используют коэффициенты его пересчета (табл.8.4).
Таблица 8.4. Коэффициент пересчёта азота
Форма соединений |
Коэффициент пересчёта |
N-NO3 NO3 |
4,427 |
NO3-N- NO3 |
0,226 |
Na NO3 – N NO3 |
0,165 |
N-NO3 Na NO3 |
6,068 |
NO3 Na NO3 |
1,371 |
Na NO3 NO3 |
0,730 |
В природных условиях содержание нитратов в растениях обычно незначительно (1–30 мг/кг сухой массы). Они практически полностью тратятся на формирование органического вещества (белков, аминокислот и т.д.), которое находится в почве, воздухе и в воде, а также в других средах. Нитраты сами по себе характеризуются невысокой токсичностью, однако под воздействием микроорганизмов или в процессе химических и биологических реакций восстанавливаются до нитритов – соединений опасных для теплокровных животных и человека.
Всемирная организация здравоохранения своим решением определила для человека ежесуточную дозу приема нитратов с пищей от 3,65 до 5,0 мг на 1 кг веса. В организме теплокровных нитраты участвуют в образовании более опасных соединений ─ нитрозимов, которые обладают канцерогенными свойствами.
По способности накапливать нитраты овощи можно разделить на несколько групп:
I – больше 5 г нитратов на 1 кг продукции ( все виды салата, включая и кресс - салат, петрушку, редис);
II – до 5 г /кг фитомассы (зеленый лук, капуста, кольраби, редька, столовая свекла, шпинат);
III – до 4 г/кг зеленой массы (белокачанная капуста, морковь, репчатый лук);
IV – до 3 г/кг (лук порей, ревень, укроп);
V – до 2 г/кг фитомассы накапливает тыква;
VI – менее 1 г/кг продукции (арбузы, дыни, баклажаны, огурцы, помидоры, картофель).
У свеклы нитраты в большей степени сконцентрированы в верхней части корнеплода, у моркови – в центральной желтой части, у капусты – самые опасные части – кочерыжка и толстые черешки. Мелкие клубни картофеля содержат намного больше нитратного азота, чем крупные, значительная часть этих соединений в картофеле сосредоточена под кожурой.
Нитриты. Нитрит-ион (NO-2) является составной частью азотистой кислоты (HNO2), которая существует в виде разбавленного водного раствора на холоде, в обычных условиях легко распадается на составные части. В почве нитриты образуются в результате деятельности нитрифицирующих и денитрифицирующих микроорганизмов в качестве промежуточного продукта окисления аммиака до восстановления нитратов. В обычных условиях их содержание в растениеводческой продукции и в воде незначительно. Но при хранении продуктов (особенно свежих) при комнатной температуре может происходить микробиологическое превращение нитратов в нитриты, в результате этого содержание их повышается до 3600 мг/кг сухого вещества.
Количество нитритов резко возрастает при оттаивании замороженной продукции, при комнатной температуре в течение длительного времени. Нитриты (нитрит натрия) широко используют при производстве и консервировании колбасных и мясных изделий, рыбной продукции в целях предотвращения ботулизма, вызываемого токсинообразующими штаммами бактерий Clostridium botulimum, которые присутствуют в сыром мясе и сохраняются в мясных продуктах даже после термической и кулинарной обработки. Допустимые концентрации нитритов в пищевых продуктах не представляют опасности для здоровья взрослых и детей старшего возраста. Во многих странах добавление нитритов в мясо и в мясные продукты, сыр и рыбопродукты регламентируется соответствующим законодательством. Из существующих нитросоединений нитрозамины являются наиболее опасными соединениями, способные в длительное время циркулировать в окружающей среде, загрязняя почву, воду, корма, продукты питания, производимые в растениеводстве. Кроме того, нитрозамины могут образоваться и в самих растениях при наличии предшественников: аминов, амидов, нитратов, нитритов и некоторых других аминокислот.
В разной растениеводческой продукции нитритов накапливается неодинаковое количество – их много в капусте, моркови, свекле кормовой.
Нитриты и их производные вещества обладают токсичными льное время циркулируютщныхтисвойствами и очень опасны для здоровья человека. Например, большую известность получило заболевание, именуемое метгемоглобинемия, оно особенно опасно для грудных детей. Это заболевание связано с нитрат-ионом (NO-3), который взаимодействует с гемоглобином крови, образуя метгемоглобин, при этом кровь теряет способность транспортировать кислород, что приводит к удушью.
При поступлении больших количеств нитритов и его производных в организме человека начинает проявляться цианоз (темно-синяя или синяя окраска слизистой оболочки и кожного покрова), понижается кровяное давление, наблюдается сердечная и легочная недостаточность. Первые признаки заболевания отмечаются при содержании в крови 7 – 8 % метгемоглобина. Легкая форма болезни начинает ощущаться при содержании в крови 10 – 20 % нитритного вещества, средняя – 20 – 40 % и тяжелая – более 40 % (возможен и летальный исход). При повышенных концентрациях нитраты и нитриты могут влиять на активность ферментов пищеварительной системы, метаболизм витамина А, деятельность щитовидной железы, работу сердца, на центральную нервную систему. Хроническая интоксикация нитратами снижает содержание в организме витаминов А, Е, В1, В6. Как выявлено, большое влияние на образование нитрозаминов оказывает содержание в продукции витамина С. При соотношении витамина С и нитритного азота 2:1 нитрозамины не формируются, некоторые медики утверждают, что аскорбиновая кислота оказывает ингибирующее действие на образование метгемоглобина.