Введение к работе
Актуальность темн. Решение комплекса социально-экономических, агротехнических и других вопросов, связанных с увеличением производства сельскохозяйственной продукции, вызывает необходимость применения во все возрастающих количествах минеральных удобрений, способствующих повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
Особенно это касается преобладающих в Белорусской ССР бедных питательными веществами дерново-подзолистых почв. Внесение минеральных удобрений значительно улучшает показатели агрохимической характеристики дерново-подзолистой суглинистой почвы, способствуя изменению величины рН и уменьшению гидролитической кислотности, увеличению суммы поглощенных оснований и степени насыщенности почвы основаниями, увеличению содержания подвижных форм фосфора и калия и изменению ряда других характеристик почвы (Кулаковская Т.Н., 1978; Кулаковская Т.Н.,Брысозовский И.И., 1984 и др.).
Несомненно, что применение азотсодержащих минеральных удобрений должно проводиться в оптимальных дозах с учетом местных почвенно-климатических условий и вида культуры. Общеизвестно, что избыточное применение азотсодержащих удобрений не сопровождается адекватным повышением урожайности сельскохозяйственных культур. Вместе о тем оно может привести к повышенному содержанию нитратов в продуктах питания растительного происхождения, выращенных на этих почвах,,и к снижению их биологической ценности. Более того, переходя из почвы в растения и накапливаясь в них в больших количествах, нитраты могут представить опасность для здоровья человека, в связи с их токсичностью.
Токсикология нитратов представлена во многих исследованиях
(ФАО/ВОЗ, - 1981, 1982; Роберт Г.Р., 1986; Габович Р.Д.,1983, 1987; Опополь Н.И., 1986; Журавлев В.Ф., Цапков М.М., 1983 ; Эйхлер В., 1985 и др.). Токсическое действие нитратов обусловлено преимущественно действием нитритов (гемическая гипоксия, обусловленная образованием метгемоглобина), образующихся в организме из нитратов под воздействием микрофлоры кишечника и тканевых ферментов. Определённую опасность представляет также возможность участия нитратов в образовании в пищевых продуктах и кормах, а также в организме человека и животных канцерогенных У-нитросоединений (Боговский П.А., 1979; Рубенчик Б.Л.-о соавт., 1983).
Многочисленные исследования, проведенные как в нашей стране, так и за рубежом, позволяют сделать вывод, что между количеством вносимых азотсодержащих удобрений, содержанием нитратов в почве и накоплением их в растениях существует определённая зависимость (Найштейн С.Я., Кормезин В.Е., 1984; Beano D.et ні,
1982).
Однако, несмотря на то, что минеральные удобрения уже в
течение нескольких десятилетий используются во многих странах мира, отдельные весьма важные аспекты их влияния на урожай -ность пищевых и кормовых растений, пищевую ценность продуктов дитания и, особенно, на гигиеническую безопасность последних ' изучены недостаточно.
В связи с изложенным, большую актуальность приобретают исследования по научному обоснованию оптимальных доз минеральных удобрений, обеспечивающих, с одной стороны, хорошую уро -жайность, а с другой - высокое качество и безопасность продукции растениеводства.
Цель и задачи работы. Целью настоящих исследований явилось научное обоснование принципов регламентирования содержания нитратов в пищевых продуктах растительного происхождения, гигиеническая оценка пищевой ценности и безопасности потребления продукции растениеводства, выращенной с применением различных доз минеральных азотных удобрений в условиях Белорусской ССР.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
изучить влияние различных доз и комбинаций удобрений на урожайность и накопление нитратов в продуктах растительного происхождения в зависимости от вида почвы, метеоусловий и технологии применения удобрений;
изучить влияние различных доз удобрений на образование нитрон-
аминов в зерновых и овощах;
изучить влияние различных доз и комбинаций удобрений на содержание углеводов, витаминов, макро- и микроэлементный соо-тавы выращенной продукции;
установить корреляционную зависимость между дозами удобрений и уровнями показателей пищевой ценности пищевых продуктов;
изучить онкологическую заболеваемость населения в районах БССР с различным применением минеральных удобрений;
рассчитать на основе изучения фактического питания суточную нагрузку нитратов на организм человека в условиях БССР и уточнить МДУ содержания нитратов в овощах;
разработать гигиенические мероприятия и нормативные акты,направленные на обеспечение высокого качества и безопасности выращиваемой овощной продукции.
Научная новизна работы. Впервые применительно к почвенным и климатическим условиям Белорусской ССР дана характеристика накопления нитратов и N -нитрозаминов в основных овощных культу-
4 pax, выращенных с использованием различных систем минеральных
удобрений. Изучено влияние удобрений на углеводный, витаминный и минеральный состав овощей, определены не только изменения абсолютного содержания основных нутриентов в овощах, но и зависящие от вносимых доз азотных удобрений нарушения характера связей между ними. Получены данные о структуре фактического питания населения БССР, что позволило в сочетании с результатами определения нитратов в основных овощаых культурах рассчитать суточную нитратную нагрузку на организм и дать ее прогноз на период до 1990 г. Проведено сопоставление онкологической заболеваемости населения различных районов республики с различающимися уровнями использования минеральных удобрений. Практическая значимость работы. Результаты работы использованы при подготовке следующих документов: I. "Единые предельно допустимые концентрации (ПДК) нитратов во вэаимопоставляемой сельскохозяйственной продукции стран-членов СЭВ". 2. "Допустимые уровни содержания нитратов в продуктах растительного происхождения и методы их определения" (СаНПиН 42-123-4619-88); ут -верждены Главным государственным санитарным врачом СССР 30 мая 1988 г. 3. Методические указания "Принципы гигиенической регламентации допустимого содержания нитратов в пищевых продуктах", утверждены Зам. Главного государственного санитарного врача СССР 3 июня 1988 г. 4. Рекомендации "Организация и методика санитарного контроля за содержанием нитратов в пищевых продуктах в условиях Белорусской ССР", утверждены заместителем Главного государственного санитарного 'врача БССР 15 сентября 1986 г., А 4-І8/3184; 5. "Рекомендации по снижению содержания нитратов в рационе населения БССР при использовании.в питании продуктов
5 растениеводства", утверждены заместителем Главного государственного санитарного врача БССР 15 сентября 1987 г., JM-I6/I520; 6. Рекомендации "Гигиеническая оценка содержания нитратов в рационе питания и пищевых продуктах БССР", утверждены заместителем Главного государственного санитарного врача БССР I декабря І987 г., № 4-I6/I790.
Материалы работы используются при чтении курса лекций и проведении практических занятий со студентами ряда медицинских институтов страны и слушателей Белорусского института усовершенствования врачей Минздрава СССР.
На защиту вносятся следующие основные положения:!. В условиях расширяющихся масштабов применения удобрений, гигиеническая оценка используемых в интенсивных технологиях выращивания овощей систем внесения минеральных удобрении должна основываться на комплексном изучении безопасности и пищевой ценности выращиваемой продукции. 2. Гигиеническое обоснование уровня содержания нитратов в местных продуктах растительного происхождения должно строиться на основе разработки региональных регла -ментов с учетом реальных фоновых величин содержания нитратов, специфики производства продуктов и структуры фактического питания населения. 3. Содержание нитратов в фактическом рационе питания населения республики, а также в рекомендуемых размерах потребления основных групп пищевых продуктов в среднем на душу населения Белорусской ССР на 1990 год не превышает допустимой суточной нагрузки.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на: I. Рабочем совещании специалистов стран-членов СЗВ по вопросам гигиенического регламентирования нитратов в 1-110}
сельскохозяйственной продукции, СЭВ, Москва, 29 мая - 2 июня 1989 г.; 2. II Всесоюзной конференции по комплексным проблемам гигиены, Москва, 1982 г.; 3. Республиканской научно-производственной конференции "Современные проблемы профилактики и лечения зоонозных заболеваний и лейкозов", Минск, 1982 г.; 4. Всесоюзной конференции "Профилактика заболеваний здорового образа жизни населения СССР в свете решений июньского (1983 г.) Пленума ЦК КПСС и постановления ЦК КПСС и СМ СССР "О дополнительных мерах по улучшению охраны здоровья населения", Запорожье, .1983 г.; 6. Республиканском рабочем координационном совещании, Минск, 1983 г.; 5. Всесоюзной конференции "Канцерогенные У-нитроэосоединения и их предшественники - образование, определение в окружающей среде", Таллин, 1984 г.; 6. Республиканской конференции "Окружающая среда и здоровье населения" , Таллин, 1984 г.; 7. Республиканской научно-практической конференции "Продовольственная программа и вопросы совершенствования санитарно-эпидемиологического надзора", Гродно, 1986 г.;
-
Всесоюзной 10-ой научной конференции "Микроэлементы и их применение в медицине и сельском хозяйстве", Чебоксары, 1986 г;
-
1-ом Всесоюзном симпозиуме по экологической онкологии "Канцерогены и экосистемы", Киев, 1986 г.; 10. Всесоюзной конференции "Канцерогенные N -нитрозосоединения и их предшественники - образование, определение в окружающей среде", Таллин, 1987 г.; II. У съезде педиатров БССР "Медицинские аспекты воспитания здорового ребёнка, специфическая и неспецифическая профилактика и лечение заболеваний у детей", Гродно, 1987 г.; 12. Заседаниях: Проблемной комиссии "Научные основы гигиены питания" Научного Совета по гигиене АМН СССР, 1984, 1986,1988;
7 рабочем совещании "Состояние и развитие мониторинга чужеродных
веществ в пищевых продуктах", Москва, 1986 г.; 13. II рабочем совещании группы экспертов по регламентированию нитратов Комитета по канцерогенным веществам при Министерстве здравоохранения СССР, Москва, 1986 г.; 14. Заседаниях общества гигиенистов, Минск, 1987, 1988; 15. Научной конференции отделов гигиены Кн-ститута питания АМН СССР, Москва, 1989 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 28 печатных работ. Структура и объём работы. Диссертация изложена на страницах машинописного текста и состоит из следующих разделов: общей характеристики работы, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, заключения, выводов, списка литературы и приложения. Библиографический указатель включает наименований, из которых отечественных и иностранных. Работа иллюстрирована таблицами, рисунками и схемами.
Материалы и методы исследований. В качестве объектов -исследований, на которых изучалось влияние азотных минеральных удобрений на растениеводческую продукцию,были выбраны наиболее распространенные сельскохозяйственные культуры: капуста, морковь, свекла, картофель, пшеница, овес, рожь озимая, а также пробы почв, на которых эти культуры.произрастали. Были исследованы наиболее распространенные в Белорусской ССР сорта культур:' картофель сорт "Лошицкий", капуста, сорт "Белорусская-3.5", морковь сорт , "Нантекая-04", свекла сорт "Бордо", пшеница сорт "Мироновская--808", рожь озимая сорт "Белта", овес сорт "Нодино". Указанные образцы растениеводческой продукции выращивачись в экспериментальных хозяйствах Белорусского научно-исследовательского института картофелеводства и плодоовощеводства и Жодинского ин-
ститута почвоведения и агрохимии Минской области на суглинистых
и супесчанных почвах, подстилаемых моренным суглинком, т.е. в таких почвенных условиях, которые характерны для большинства районов БССР.
В соответствии с планом работы указанные сорта культур выращивались на различных полевых участках, в почву каждого из которых вносилась одна из изучаемых систем удобрений.
Для каждой культуры заранее были выбраны агрохимически обоснованные системы удобрений, включающие различные варианты. Каждая заранее определенная системы удобрений вносилась в отдельный полевой участок.
Контрольный опыт для всех изучаемых культур предусматривал выращивание их на участках, на которые не вносились удобрения (первый вариант). Системы, при которых минеральные удобрения в определенных количествах и соотношениях вносились в почву, назывались "вторым", "третьим", "четвертым" и т.д. вариантами.
В состав минеральных удобрений входили: азот - в форме аммиачной селитры (A'H^Og); фосфор - в форме простого суперфосфата (Са(Н2Р04)2 . HgO + 2Са$04 гВ^О; калий - в форме смеси КСІ с тонкозернистым молотым сильвинитом.
В дальнейшем минеральные части систем удобрений будут обозначаться какf/- азот, Р - фосфор, К - калий.
В качестве источника органических удобрений вносили навоз.
В исследованиях использованы следующие варианты удобрений: Под капусту: I. Без удобрений; 2. 40 т/га навоза; 3. 80 т/га навоза; 4. 40 т/га навоза +/^20(^100^ 5'/J/I80P90^ 6-^180 80; 7,^І80РІ35КІ80« 8,^І80Р90К240' 9"^І80Р90%00' І0,/^240Р90КІ80» П./1/240Р 135^001 І2#/^300Р90КІ80; ^'^ЗОС^ІЗб^ОО * Под морковь: І. Без удобрений; 2. 20 т/га навоза; 3. 40 т/га на-
9 воза; 4* 20 т/га навоза + /VI0oP50KI20; 5*Л90Р90; S,/^90P90KI20»
7^90?90К1т> 8-^9(^135^20'» 9-^90^0^40'» І0'^ 150Р90К120;
II*^I50PI35K240» I2'^2I0P90KI20*« .I3*^2I0PI35K240*
Под свеклу:!. Без удобрений; 2. 30 т/га навоза; 3. 60 т/га наво-
за; 4. 30 т/га навоза+Л/120Р75К180; 5./V20P90; 6.УІ2ор90КІ50Ї 7'^i20P90K2I0i 8-^!20PI35KI50; 9^І80Р90КІ50; І0*^І80Р135^70; n.V240P90KI50; І2'^240РІ35К270*
Под картофель:!. Без удобрений; 2^60РІ2окі80; 3^І20Р!20КІ80» Под овес: 1. Без удобрений; 2,^4qP45KI80; 3*/^І00Р45К!80 * Под пшеницу; І. Без удобрений; 2./V40P45K180» 3'^І20Р45%0* Под рожь озимую: І. Без удобрений; 2,^4oP45K6b; 3. Л'юоР45К80'
Применяемые минеральные удобрения постошно контролировались на соответствие требованиям ГОСТа. Использовались удобрения, содержание основных веществ в которых соответствовало нормируемым количествам, а содержание посторонних, в том числе ядовитых примесей, не превышало допустимых величин. Содержание посторонних и токсичных элементов в удобрениях проверялось методом атом-ноабсорбционного анализа. Ни в одной из исследованных партий удобрений содержание свинца не превышало I мг/кг, солей кадмия было м«ньше 0,1 мг/кг, солей меди - менее 25 мг/кг и солей цинка - менее 50 мг/кг.
Отбор образцов сельскохозяйственной продукции (картофель, капуста, морковь, свекла, пшеница, ячмень, озимая рожь), а также проб почв проводился в период 1980-1987 гг. в соответствии с ГОСТ 12430-66. Отобранные образцы хранились не более 10 дней при температуре +4 и подвергались анализу.
Для определения нитратов в продукции растениеводства, почве и удобрениях использовали 2 метода. Образцы анализировали методом
10 "сухого восстановления", основанного на экстракции нитратов 0,1 н
1 раствором соляной кислоты, восстановлении их цинковш порошком в нитриты и реакции последних с реактивом Грисса. Аналогично определяли нитриты, исключая стадию восстановления. Предел обнаружения метода - 0,6 мг/кг продукта по нитрат-иону.
В ряде случаев образцы сельскохозяйственной продукции урожая 1987 г. анализировали ионометрическим методом, заключающимся в извлечении нитратов раствором алюминиевых квасцов и измерении их концентрации в полученной вытяжке с помощью ион-селективного электрода. Нижний предел определения составляет 30 мг/кг продукта (по нитрат-иону).
При значительных расхождениях результатов, полученных двумя этими методами, они не принимались к рассмотрению и не обсчитывались статистически.
Канцерогенные /V-нитрозамины (Л'-нитрозодиметиламин, Л/-нит-розодиэтиламин,Л'-нитрозопиперидин,/У-нитрозоморфолин иУ-нит-розопирролидин) в почве и растительных продуктах определяли хро-мато-флуоресцентньм методом, основанном на выделении этих соединений перегонкой с паром, экстракции эфиром, денитрозировании, получении флуоресцирующих производных по аминогруппе с помощью реактива НБД-хлорида, разделении в тонком слое силикагеля и измерении интенсивности флуоресценции.
Предел обнаружения метода составляет I мкг/кг, относительное стандартное отклонение 0,2-0,4.
Для подтверждения полученных результатов образцы, в которых Л'-нитрозамины были обнаружены, подвергали анализу на термо-энер-гетическом анализаторе.
Подготовку проб продуктов для определения витаминов проводили по методам, одобренным Межведомственной комиссией по сое-
тавлению таблиц химического состава пищевых продуктов (ШЖ).
Содержание витамина Bj определяли флуориметрическим методом, витамина Во - люминофлавиновым методом, витамина РР - химическим циановым методом, витамина С - с 2,6-дихлорфенолиндофенолом, .^-каротина - спектрофотометрическим методом, витамина Е - хрома-тографически.
Определение компонентов углеводного комплекса проводилось методами, рекомендованными МБК: крахмал - солянокислым методом, клетчатка - гидролизом смесью уксусной и азотной кислот, пектины
- после извлечения водой при 45С осаждением хлоридом кальция,
остальные сахара - в виде триметилсилильннх производных на газо
вом хроматографе "Цвет-105".
Минеральные элементы определяли после проведения сухого озо-
ления продуктов по методике, описанной в.ГОСТ 26.9.86. Определе-
1 ние минеральных элементов в золе проводили на атомном спектрофо- |
тометре "Хитачи-44" 180-80 в пламени воздух-ацетилен, при стандартных условиях, заложенных в программе компьютера прибора. . Все указанные методы опубликованы в следующих изданиях:
Методические, указания по определению нитритов и нитратов в пищевых продуктах, рационе и воде. Минздрав СССР, lb 2382-81.
Методические указания по определению нитратов в продукции рас-тениеводства. Минздрав СССР, & 4228-86.
Документация к методическим указаниям "По определению нитратов в продукции растениеводства". Минздрав СССР, И 4415-87.
Методические рекомендации по обнаружению, идентификации и количественному определению^-нитрозаминов в пищевых продуктах, Минздрав СССР, J* 1959-79.
_ Pine D;, KufeJi P. H-Nitroeo Compounds in environment. Lyon. ' IARC Sci. Publ. 1974. P. 40-44.
12 - Рекомендуемые методы исследования химического состава пищевых
продуктов в кн.:"Химический состав пищевых продуктов", т. III, Под редакцией И.М. Скурихина и В.А. Шатерникова, Москва, "Легкая и пищевая промышленность", ГЭ84, стр. 281-284.
Результаты всех исследований обрабатывали статистически с определением средних арифметических величин, их квадратичных отклонений и степени достоверности изменений по отношению к контролю по if-критерию (П.Ф. Рокицкий, 1973).
Кроме того, рассчитывались коэффициенты парной корреляции и их достоверность (П.Ф. Рокицкий, 1973) для оценки силы и направления связи между содержанием углеводов, различных витаминов и минеральных элементов в свекле, моркови и капусте в зависимости от степени интенсивности применения азотных удобрений, а также для оценки уровня онкологической заболеваемости в зависимости от дозы применяемых азотных удобрений.