Диоксины и полициклические ароматические углеводороды – потенциально опасные загрязнители пищевых продуктов

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.А.СТОЛЫПИНА"

(ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А.Столыпина)

Институт ветеринарной медицины и биотехнологии

Кафедра ветеринарно-санитарной экспертизы продуктов животноводства и гигиены сельскохозяйственных животных

Реферат

На тему: «Диоксины и полициклические ароматические углеводороды - потенциально опасные загрязнители пищевых продуктов»

Выполнила: магистрант, гр. 211

Бегалимова А.А.

Проверила: Шмат Е.В.

Омск 2014

Введение

В начале 60х годов ХХ века человечество впервые стало задумываться о серьезности встающих перед ним экологических проблем. Реальностью стали глобальное потепление климата, возникновение озоновых дыр над полюсами, убиквитарное (повсеместное) распространение токсикантов и загрязнение воды, воздуха, почв, продуктов питания вредными химическими веществами, вымирание многих видов растений и животных, снижение биоразнообразия в результате деятельности растущего народонаселения планеты. Загрязнение природной среды газообразными, жидкими и твердыми веществами и отходами производства, вызывающее деградацию среды обитания и наносящее ущерб здоровью населения, остается наиболее острой экологической проблемой, имеющей приоритетное социальное и экономическое значение.

диоксин углеводород экотоксикант

1. Виды экологических загрязнений

Все виды загрязнений, то есть привнесение в среду или возникновение в ней новых, не характерных для среды агентов, можно разделить по их источнику или происхождению на четыре крупные многокомпонентные группы: физические, химические, биологические, информационные.

Физическое загрязнение включает в себя тепловое, световое и радиационное загрязнения, электромагнитные поля.

Для биологического загрязнения характерно размножение в окружающей среде нежелательных для человека организмов, как патогенных, так и условно-патогенных при их чрезмерном размножении, или появление в среде новых патогенных микроорганизмов.

Информационное загрязнение - поток дисгармоничной, хаотической, разрушительной информации, воздействующий на человека и других представителей окружающей среды через зрительные, слуховые, сенсорные, тактильные и другие каналы восприятия.

Химическое загрязнение - один из старейших видов загрязнения окружающей среды. По продолжительности и силе воздействия химические загрязнители можно разделить на разовые (одномоментное событие или природный катаклизм, например, выброс Исландского вулкана), постоянные или хронические и нарастающие или катастрофические загрязнения.

В экологическом аспекте любые химические загрязнения являются чужеродным комплексом в экосистеме, и их принято подразделять на четыре класса опасности: I - чрезвычайно опасные (суперэкотоксканты), II - высоко опасные (экотоксиканты), III - умеренно опасные (экотоксиканты) и IV - малоопасные (ксенобиотики).

Химические загрязнители подразделяют на разрушаемые (вещества, которые подвергаются естественной трансформации, разрушению и утилизации или переходят в нетоксичные соединения) и стойкие (искусственные классы синтезируемых химических соединений для которых отсутствуют естественные пути утилизации).

К экотоксикантам, имеющим приоритетное значение по степени опасности для окружающей среды и здоровья человека, из неорганических относятся тяжелые металлы, а из органических - нефть и нефтепродукты, полихлорированные и полициклические ароматические углеводороды. Особую опасность для человека представляют собой стойкие экотоксиканты диоксины, которые приводят к развитию диоксиновой патологии.

2. Наиболее значимые источники экотоксикантов

Воздействие ракетно-космической техники (в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей скапливается большое количество токсичного гептила, который загрязняет почву, поверхностные и грунтовые воды);

Воздействие воздушных судов гражданской авиации (негативные эффекты на уровне озонового слоя, загрязнение атмосферы веществами, образующимися в процессе сгорания топлива);

Воздействие транспорта (загрязнение токсичными веществами отработавших газов транспортных двигателей, выбросы в атмосферу веществ: канцерогенных (бензол, формальдегид, бензапирен, ацетальдегид и др.) и вызывающих различные заболевания (толуол, ксилолы, 1,3-бутадиен, тяжелые металлы и др.), слив сточных вод от стационарных источников, образование твердых отходов);

Десятки миллиардов тонн твердых отходов производства и потребления, среди которых определенную долю составляют экологически опасные токсичные промышленные отходы разных классов опасности:

I класс - отходы гальванических производств, ртуть, хлорорганика, хром шестивалентный и др.

II класс - кубовые остатки, нефтепродукты, мышьяк, серная кислота и др.

III класс - нефтешламы, медь, свинец, цинк и др.

Объекты сельскохозяйственного производства (базы средств химизации, взлетно-посадочные полосы, склады минеральных удобрений, навозохранилища, животноводческие комплексы и т. д., где наблюдается повышенное содержание нитратов и других экотоксикантов, в том числе запрещенные и пришедшие в негодность пестициды);

Горная, угледобывающая и лесоперерабатывающая промышленность (твердые отходы, рудные терриконы, химические средства обработки древесины);

Нефтедобывающая промышленность (нефтешламы);

Захламление территорий в окрестностях городов и населенных пунктов, придорожных участков, стоянок автотранспорта производственными отходами, строительным и бытовым мусором;

Тепловые электростанции, работающие на твердом топливе (токсичные золошлаки);

Городские свалки, полигоны для твердых бытовых отходов (экотоксиканты, образующиеся от гниения и сжигания);

Накопление отходов производства и потребления от предприятий железнодорожного транспорта;

Осадки от водопроводных и канализационных станций очистки вод.

3. Полициклические ароматические углеводороды

Известно огромное количество полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Соединения этой группы распространены убиквитарно и встречаются практически во всех сферах окружающей человека среды. Индикаторное значение для всех ПАУ имеет бензо(а)-пирен (БП).

Установлено, что БП и другие ПАУ возникают как продукт абиогенного происхождения в результате вулканической деятельности. Экспериментально доказана и возможность синтеза ПАУ различными микроорганизмами и растениями, этим путем в биосферу поступает ежегодно до 1000 тонн БП. В формировании природного фона БП принимают участие и другие источники, например, лесные пожары.

Основные антропогенные источники ПАУ:

1) Стационарные, т.е. промышленные выбросы от коксохимических, металлургических, нефтеперерабатывающих и иных производств, а также отопительных систем и предприятий теплоэнергетики;

2) Передвижные, т.е. наземный, в основном, автомобильный транспорт, авиация, водный транспорт. Установлено, что только за 1 минуту работы газотурбинный двигатель современного самолета выбрасывает в атмосферу 2-4 мг БП. В атмосферу от этого источника поступает ежегодно более 5000 тонн БП. БП и другие ПАУ образуются главным образом в процессе горения самых различных горючих материалов (уголь, древесина, сланцы, нефтепродукты) при температурах около 80°С и свыше 500°С. ПАУ попадают в атмосферу со смолистыми веществами (дымовые газы, копоть, сажа и т.д.), поступают в водоемы со стоками различных видов, атмосферными осадками, выбросами водного транспорта и т.д.

4. Загрязнение ПАУ пищевых продуктов

В пищевые же продукты, ПАУ может попадать как из окружающей среды (реже), так и образовываться в процессе приготовления пищи при высоких температурах, например, в жареном на открытом огне или гриле мясе, копченой рыбе, подгоревших продуктов (например, хлебобулочных изделий). Дополнительным источником ПАУ в пищевых продуктах может служить упаковка, особенно если пищевой продукт предрасполагает к миграции в него ПАУ (например, молоко - жировые капли хорошо экстрагируют ПАУ из упаковки).

За год взрослый человек с пищевыми продуктами получает в среднем около 6 мкг бензпирена (бензапирена). В районах, с повышенным содержанием ПАУ в окружающей среде количество потребляемого с пищевыми продуктами бензпирена возрастает в несколько раз, что может приводить к превышению допустимой суточной дозы.

Токсичность ПАУ обусловлена их мутагенными, канцерогенными и тератогенными свойствами. У детей ПАУ могут вызывать задержку в развитии, провоцировать развитие астмы.

Канцерогенность ПАУ на 70-80 % обусловлена бензапиреном. В связи с этим из всех ПАУ в пищевых продуктах контролируют только бензапирен, по нему же и оценивают загрязненность пищевых продуктов ПАУ.

Как правило, содержание ПАУ контролируют в тех продуктах, где вероятность превышения норматива очень велика, а именно во всех продуктах полученных с использованием процесса копчения (включая ароматизаторы). Норматив для бенз(а)пирена установлен на уровне 1 мкг/кг (в пересчете на жир). В продуктах для детского питания его содержание не допускается (в пределах обнаружения существующих методов).

5. Диоксины

Диоксины и диоксиноподобные соединения представляют собой наиболее опасную химическую угрозу для здоровья и биологической целостности человечества и окружающей среды. К диоксинам относят большую группу высокотоксичных веществ - полихлорированных или полибромированных дибензодиоксинов и дибензофуранов. Под общим условным названием "диоксины" рассматривается большая группа полигалогенированных ароматических соединений, имеющих сходные физико-химические свойства и механизмы биологического действия. Эта группа объединяет 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксин (ТХДД, диоксин), обладающий наибольшей биологической активностью, и целый ряд родственных диоксину, так называемых «диоксиноподобных» или «диоксинсодержащих» соединений с относительно меньшей биологической активностью. К последним относятся определенные изомеры полихлорированных дибензо-п-диоксинов (ПХДД), дибензофуранов (ПХДФ) и бифенилов (ПХБ).

Диоксины, являясь химически и физико-химически практически абсолютно инертными веществами, характеризуются чрезвычайно высокой токсичностью, опасностью и политропной или пантропной биологической активностью. Диоксины - чрезвычайно стабильны в сильнокислых и щелочных растворах, устойчивы к действию окислителей. Растворяются диоксины хорошо лишь в органических растворителях. Растворимость в воде ~ 10-7 мг/л, однако в присутствии водорастворимых полимерных веществ (например, гумусовых и фульвокислот) растворимость повышается за счет процессов комплексообразования.

Основными источниками образования диоксинов являются предприятия химической, электротехнической, лесной, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности и цветной металлургии, то есть те предприятия, где в производственном цикле используются хлорорганический синтез, сжигание хлорорганических соединений, процессы хлорирования при отбеливании целлюлозы в целлюлозно-бумажной промышленности, получение металлов из их хлоридов при высокотемпературных процессах. Большое количество диоксинов поступает в атмосферу при производстве тепловой и электрической энергии на ТЭЦ, работающих на угле, дизельном топливе, мазуте, а также при сжигании бытового и промышленного мусора на мусороперерабатывающих предприятиях. Значительный вклад в загрязнение окружающей среды диоксинами вносят выбросы автотранспорта. В последние десятилетия диоксин и диоксинсодержащие экотоксиканты непрерывно синтезируются человечеством во все возрастающих масштабах, попадают в природную среду и накапливаются в ней.

Воздействию диоксинов подвергается почти любой житель города. Правда, диоксин был обнаружен и в мумиях жителей Гренландии, умерших за многие сотни лет до начала индустриальной революции. Этот факт дает основание полагать, что диоксины образовывались не только в индустриальную эру при определенных видах химического синтеза, но и значительно раньше при любых процессах горения, хотя и не в таких масштабах как в последние 200 лет. Накоплению диоксинов в окружающей природной среде способствовали аварии на крупных промышленных предприятиях США (1949 г.), ФРГ (1953 г.), Голландии (1963 г.), аварии в Севезо (1976 г.), в Уфе (1992 г.), однако особо крупные зоны заражения до сих пор имеются во Вьетнаме.

Диоксины могут поступать в организм человека всеми возможными путями: через желудочно-кишечный тракт с зараженной пищей и водой, через неповрежденную и поврежденную кожу, ингаляционно с частицами аэрозолей, через открытые слизистые оболочки и пр.; трансплацентарно и с молоком матери передаются плоду и ребенку. Эти ксенобиотики обладают выраженной способностью к материальной кумуляции: период полувыведения ТХДД из организма человека составляет от 5,8 до 32,5 лет, в среднем -- 7,4 года. Расчетная средняя смертельная доза диоксина при однократном поступлении в организм человека составляет приблизительно 50 мкг/кг массы тела, минимальная действующая доза -- ориентировочно 0,1 мкг/кг

Основным принятым показателем токсичности диоксинов служит их онкотоксичность, выражаемая в долях от наиболее токсичного из всех синтетических веществ - 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксина (ТХДД).

В природе диоксины испаряются с поверхности достаточно медленно. Они постепенно переходят в органическую фазу почвы или воды, мигрируют в виде комплексов с органическими веществами и включаются в пищевые цепи.

Долгое время негативное воздействие диоксинов на живое вещество оставалось незамеченным, так как, эти соединения, не являясь целевыми продуктами человеческой деятельности, присутствуют в продукции или отходах многочисленных технологий в виде микропримесей. Однако все диоксины обладают высокой биологической активностью. Попадая в живые организмы, диоксины не выводятся и, накапливаясь в организме, влияют на важные биохимические процессы. Особенно подвержены поражающему действию диоксинов женщины и дети.

Главная опасность диоксинов в их влиянии на иммуноферментную систему человека. Подавляя иммунную систему, диоксины усиливают действие радиации, аллергенов, токсинов, провоцируют развитие онкологических заболеваний, болезней крови и кроветворной системы, эндокринной системы, врожденных уродств. Изменения передаются по наследству. Накапливаясь в организме человека и животных, диоксины вызывают, в основном, отдаленные эффекты: онкологические заболевания, нарушение развития, репродуктивные и иммунологические расстройства, эндокринные нарушения, которые в совокупности обозначают как «диоксиновую патологию».

6. Диоксиновая патология

Биологической основой ответов организма на воздействие факторов окружающей среды являются реакции, определяемые наследственными задатками (генотипом) и последствиями их проявления на фоне филогенетического (адаптационные возможности) и онтогенетического (индивидуального) опыта организма. Генетическое разнообразие населения, вариабельность и полиморфизм признаков обусловливают многообразие ответных реакций и последующих изменений здоровья. Закономерности взаимодействия организма и популяций с факторами окружающей среды и проявление обусловленных наследственностью реакций принято рассматривать как эколого-генетические эффекты.

Каскадный характер реакций, участвующих в реализации биологических свойств диоксинов, и чрезвычайная широта индивидуальной вариабельности наблюдаемых эффектов, особенно соматических проявлений отдаленных медицинских последствий, предполагают вовлечение в ответы организма нескольких общебиологических механизмов. Это системы жизнеобеспечения, системы поддержания клеточного гомеостаза, контроля клеточного цикла и т. п. Поскольку в реализации этих механизмов участвуют как генетические, так и эпигенетические события, без анализа реакции генетических структур на воздействие диоксинсодержащих экотоксикантов (ДСЭ) и последующих системных событий невозможно судить о патогенезе отдаленных медицинских последствий.

Наиболее серьезные последствия экспозиции диоксинов могут выражаться не только в появлении и развитии отклонений гомеостаза и здоровья живущих людей, но и в ухудшении показателей здоровья вновь рождающихся поколений. Экспериментальные исследования, выполненные на лабораторных животных, продемонстрировали отклонения закладки различных систем органов в развивающихся организмах в условиях интоксикации диоксином.

Получены уникальные научные данные, не имеющие аналогов в мировой науке. Установлено наличие у людей отдаленных медицинских последствий в виде многообразных проявлений нарушений здоровья. Совокупность таких ;проявлений впервые в научной литературе определена, как диоксиновая патология (болезнь). Разработаны научные основы и методология выявление диоксиновой патологии.

Одной из составляющих диоксиновой патологии являются эколого-генетические последствия, для которых характерны функциональные нарушения процессов репродукции, субклеточные изменения с дестабилизацией хроматина, структурными и функциональными аномалиями генетического и ядерного аппарата в клетках разных тканей.

Экологенетические проявления диоксиновой патологии включают в себя:

повышенный уровень нестабильности генома;

изменение чувствительности клеток к воздействию других факторов риска;

проявления индивидуальной предрасположенности, определеяющей изменения гомеостаза;

Проведенные во Вьетнаме исследования показали, что в случае загрязнения территорий диоксинсодержащими экотоксикантами, вызывающими полиморфные многоуровневые нарушения гомеостаза, необходимо использовать новые подходы к анализу и оценке последствий экспозиции. Очевидно, что решение вопросов о генетических последствиях воздействия диоксинсодержащих экотоксикантов требует длительных исследований генетического здоровья населения Вьетнама. Эта проблема подразумевает планомерное долгосрочное исследование различных групп населения с применением различных методов.

В пищевые продукты диоксины могут попадать при использовании территорий, загрязненными диоксинами, для сельскохозяйственной деятельности (бывшие территории свалок, территории расположенные рядом с ними, рядом с крупными городами, а также объектами металлургической, нефтеперерабатывающей и химической промышленности).

Диоксины также могут попадать в пищевые продукты при использовании диоксин-содержащих сырья (кормов), полученных промышленным способом. Так, в 2011 году, в Германии ряд продуктов животноводства был загрязнен диоксинами вследствие использования в составе кормов жирных кислот (содержали диоксин), образовавшихся в процессе вырабатывания биотоплива.

Для человека основным источником диоксинов (на 98-99%) являются пищевые продукты. Наиболее опасные с точки зрения высокого содержания диоксинов являются мясо, молочные продукты и рыба (речь преимущественно идет о продуктах с высоким содержанием жира). Так, диоксины способны накапливаться в коровьем молоке (с точки зрения химии молоко это эмульсия жира в воде, в жировых каплях и содержатся диоксины), где их содержание в 40-200 раз выше, чем в других тканях животного.

Другими источниками диоксинов могут быть различные корнеплоды (картофель, морковь и др.), так диоксины преимущественно кумулируются в корневых системах растений (в надземных частях около 10%).

Токсичные эффекты диоксинов многообразны. Так для взрослых людей они преимущественно обладают, прежде всего, канцерогенными свойствами (вызывают онкологические заболевания), снижают возможности иммунной системы человека. Также диоксины обладают выраженным тератогенным эффектом, вызывают аномалии развития зубов, нервной системы, нарушения работы щитовидной железы и пр. Вероятна повышенная частота хромосомных мутаций и врожденных уродств из-за специфического действия диоксина на генетический аппарат половых клеток и клеток эмбриона.

7. Загрязнение диоксинами пищевых продуктов

Диоксины обладают острой и хронической токсичностью, срок их скрытого действия может быть достаточно велик (от 10 дней до нескольких недель, а иногда и нескольких лет). Признаками поражения диоксинами являются снижение веса, потеря аппетита, появление угреобразной сыпи на лице и шее, не поддающейся лечению. Развивается поражение век. Наступают крайняя депрессия и сонливость. В дальнейшем поражение диоксином приводит к нарушениям функции нервной системы, обмена веществ, изменению состава крови.

Диоксины нарушают функции печени, что сопровождается накоплением в клетках токсических продуктов, нарушением обмена веществ, подавлением функций некоторых систем организма. Специфическим заболеванием, сопровождающим отравление диоксином, является хлоракне. Оно сопровождается ороговением кожи, нарушением пигментации, изменением порфиринового обмена в организме, избыточной волосатостью. При небольших поражениях локальные потемнения кожи наблюдаются под глазами и за ушами. При сильных поражениях лицо белого человека становится похожим на лицо негра. Специфические средства профилактики и лечения этого заболевания отсутствуют.

Клинические признаки даже острого отравления диоксинами развиваются спустя продолжительное время после контакта с ядом (несколько недель). При отравлениях сначала преобладают симптомы общей интоксикации, после чего присоединяются симптомы поражения различных органов и тканей (прежде всего печени), могут развиваться отеки. При несмертельных отравлениях лечение проходит в течение 10-25 лет.

Допустимая суточная доза диоксинов для человека составляет 10 нг/кг. В основных пищевых продуктах установлен норматив для диоксинов на уровне от 0,75 до 4 нг/кг (в пересчете на жир). В ряде продуктов их содержание не допускается (в пределах обнаружения существующих методов).

Избежать воздействия диоксинами очень сложно, т.к. нет определенных признаков, благодаря которым можно выделить продукцию, явно загрязненную диоксинами. Основным фактором, снижающим риски отравления диоксинами может являться тщательный выбор производителей пищевых продуктов из мест удаленных от бывших и существующих производств хлорсодержащих компонентов: Дзержинск (Нижегородская обл.), Чапаевск (Самарская обл.), Новомосковск (Тульская обл.), Щелково, Серпухов (Московская обл.), Новочебоксарск (Чувашия), Уфа (Башкортостан), а так же крупных производств целлюлозно-бумажной и нефтехимической промышленности. Крупными загрязнителями диоксинами также являются мусорные полигоны и мусоросжигательные заводы.

Контроль за содержанием диоксинов в пищевых продуктах очень сложен. Это связано с их многочисленностью и малым содержанием в пищевых продуктах. В РФ есть всего несколько центров, которые проводят подобное исследование.

Заключение

Таким образом, защита человека от вредного воздействия экотоксикантов эффективно обеспечивается барьером гигиенических нормативов и регламентов, но в результате их несоблюдения могут возникать острые и хронические отравления и другие нарушения здоровья.

Список литературы

1. Рожков О.А., Русаков Ю.В., Милованова И.Н., Герасимов А.В. Ветеринарно-санитарная безопасность пищевых продуктов на предприятиях торговли и общественного питания. - Новосибирск, 2006. -252 с.

2. Беспамятных Е.Н., Кривоногова А.С. Оптимизация контроля загрязнения экотоксикантами объектов окружающей среды в аграрных предприятиях//Ветеринария Кубани. - 2013г. - №2

3. Кузин А.М. Общая биохимия. - М.: Высшая школа, 2001.

4. Экотоксиканты// www.iemrams.spb.ru

5. Гигиенические нормативы ГН 2.3.3.972-00// www.tehbez.ru

6. Безопасность пищевой продукции / Л.В. Донченко, В.Д. Надыкта. -М.: Пищепромиздат, 2001. - 528 с

Размещено на Allbest.ru