УДК 614.771:621.82]-074

ДЕЯКІ АСПЕКТИ ПРОБЛЕМИ ВИРОЩУВАННЯ ЯКІСНОЇ РОСЛИННИЦЬКОЇ ПРОДУКЦІЇ ПРИ ЗАСТОСУВАННІ МІНЕРАЛЬНИХ ДОБРИВ ТА МЕТОДИЧНІ ПІДХОДИ ЩОДО ТОКСИКОЛОГО-ГІГІЄНІЧНОЇ ЇХ ОЦІНКИ

І.В. Мудрий, доктор мед. наук, І.В. Лепьошкін, кандидат мед. наук

Інститут екогігієни і токсикології ім. Л.І. Медведя МОЗ України, м. Київ

SUMMARY. В статье затронуты актуальные аспекты проблемы выращивания безопасной для здоровья человека растениеводческой продукции при применении минеральных удобрений. Рассмотрены методические подходы к токсиколого-гигиенической оценке минеральных удобрений при проведении государственных испытаний.

Одним з основних напрямків розвитку науки про харчування як в Україні, так і в країнах ближнього і дальнього зарубіжжя є дослідження впливу агротехнічних заходів, що застосовуються в сільському господарстві, на якість і безпеку рослинницької продукції [1]. До нових агротехнічних заходів, в першу чергу, слід віднести широке використання в сільському господарстві агрохімікатів (мінеральних добрив, стимуляторів росту рослин, хімічних меліорантів тощо). Значну частку (більше 70%) серед агрохімікатів займають добрива. Широкомасштабне безконтрольне застосування мінеральних добрив може призвести до негативного їх впливу на довкілля, рослинний та тваринний світи і здоров'я людини.

Мінеральні добрива, крім поживних елементів в мінеральній формі N, P, K, в залежності від походження сировини для їх виробництва можуть мати в своєму складі також значну кількість токсичних і небезпечних домішок (важких металів, природних радіонуклідів, інших токсичних елементів — миш'як, фтор). Найбільш суттєвими як по складу, так і по концентрації домішок важких металів та інших токсикантів і радіонуклідів є фосфорні добрива, а також комплексні мінеральні добрива (азотно-фосфорно-калійні, азотно-фосфорні, фосфорно-калійні).

Суттєвою відмінністю мінеральних добрив від пестицидів є те, що вони довготривало та в значних кількостях (200—700 кг/га по фізичній масі) вносяться на одних і тих же площах. При цьому токсиканти, що надійшли у грунт в складі добрив, не піддаються зразу розпаду, як діючі речовини пестицидів, а приймають участь у міграційних та транслокаційних процесах в об'єктах довкілля (грунті, поверхневих та грунтових водах, рослинницькій продукції). Якщо величини періодів напіврозпаду діючих речовин пестицидів становлять від годин, діб до кількох місяців, то зниження наполовину вмісту деяких важких металів цинку, кадмію, міді та свинцю відповідає 500, 1100, 1500 та кільком тисячам років [2].

Хімізація сільського господарства обумовлює поступове накопичення важких металів у грунті. Згідно даних літератури [2, 3], в землеробстві України за останні 10—15 років обсяг застосування агрохімікатів, в тому числі і мінеральних добрив, збільшився в 1,5—1,8 разів, що викликало антропогенне забруднення грунтів. Встановлено, що систематичне застосування мінеральних добрив на дерново-підзолистих грунтах протягом 60 років призвело до збільшення в кілька разів вмісту в них важких металів — Pb, Ni, Cr, Zn, Cu [2].

І все-таки значна кількість токсикантів надходить в рослини. Специфічність розподілу важких металів є в тому, що по ступеню насиченості ними тканин основні органи рослин розташовуються в ряд: корені>листя>насіння>плоди. Це встановлено в дослідах з різноманітними культурами — зерновими, бобовими, виноградом [4]. Вміст важких металів у тканинах кореня та насіння може відрізнятися в 500—600 разів, що свідчить про значні захисні можливості підземного органу рослин [5].

Токсиканти, які надходять з грунту в рослини, передаються за ланцюгами харчування і можуть викликати токсичний вплив на рослину і людину. Актуальність проблеми є в тому, що надходження токсикантів (важких металів, фтору, миш'яку) в організм людини відбувається часто по складній системі: грунт—рослина—людина, грунт—рослина—тварина—людина, грунт—вода—людина, грунт—повітря—людина, грунт—водойма—мешканці водойм—людина [6]. Присутність токсикантів у харчових продуктах в кількостях, що в 2—3 рази перевищує фонові, небажано, а перевищуючих ГДК — недопустимо. Вісім з них (ртуть, кадмій, свинець, миш'як, мідь, стронцій, цинк, залізо) об'єднана комісія ФАО та ВООЗ по харчовому кодексу включила в число тих компонентів, вміст яких контролюється при міжнародній торгівлі продуктами харчування [7]. За порівняльною фітотоксичністю (при рівних концентраціях) важкі метали розташовуються в такій послідовності: Cd—>Ni—>Zn—>Mn—>Cu—>Pb. Зокрема Cd, Ni, Zn в найбільшій ступені дістаються рослинами [3].

Серед важких металів одним з найбільш небезпечних токсикантів є кадмій [8]. Небезпечність нітратів, що накопичуються в рослинах, обумовлена в основному їх відновленням до нітрітів, які чинять специфічну дію. Нітріти можуть утворювати з аліфатичними амінами нітрозаміни, що викликають канцерогенну дію [9].

Отже, при застосуванні мінеральних добрив одними з найбільш поширених забрудників об'єктів довкілля, в тому числі і харчових продуктів, є важкі метали та нітрати. Вони в тих або в інших кількостях містяться практично у всіх харчових продуктах, а також питній воді. Можливе сумісне надходження кадмію і свинцю з нітратами та нітрітами в організм тварин (останні здатні підсилювати токсичну дію важких металів) [10]. Потенцююча дія нітратів на накопичення зазначених токсикантів була більш виявлена, ніж дія нітрітів. Проведеними дослідженнями також встановлено, що якщо ізольоване надходження свинцю, детергента сульфанола та нітратів з питною водою на рівні їх ГДК не викликало порушень гемодинаміки у печінці білих щурів, то при дії одночасно трьох речовин на рівні їх гігієнічних нормативів з'являлись крововиливи, тобто спостерігалось підсилення шкідливого впливу на життєво важливий орган [11]. Існує думка [12] щодо продовження та розширення досліджень з вивчення комбінованої дії пріоритетних антропогенних забрудників довкілля на організм.

При гігієнічній оцінці пріоритетності різних шляхів надходження важких металів в організм мешканців екокризисного регіону встановлено, що від 65,0 до 98,4% (в середньому 81,0%) важких металів (Pb, Hg, Zn, Cu, Ni, Mn, Cr, Cd) надходить в організм з їжею, на долю водного шляху приходиться лише від 1,5 до 33,7% (в середньому 16,3%), а респіраторного — тільки 0,1—7,1% (в середньому 2,7%) [13].

Таким чином, вищевикладене підтверджує необхідність проведення державної санітарно-епідеміологічної експертизи і токсиколого-гігієнічної оцінки мінеральних добрив. Існуюча гігієнічна оцінка ступеня небезпечності забруднення грунту при застосуванні мінеральних добрив, що проводиться шляхом порівняння одержаних результатів з ГДК або фоновими значеннями забрудників, недостатньо інформативна. Потребують також гігієнічної оцінки агрономічні норми внесення у грунт мінеральних добрив, що підтверджується даними літератури [14] та проведеними дослідженнями в Інституті екогігієни і токсикології ім. Л.І. Медведя (ЕКОГІНТОКСі).

Державній санітарно-епідеміологічній експертизі підлягають: нові мінеральні добрива, що не зареєстровані в Україні згідно з установленим порядком, а також добрива з новим співвідношенням поживних речовин та інших компонентів; добрива, вироблені з використанням нових технологій та на основі імпортованої сировини, яка раніше не використовувалась при виробництві мінеральних добрив.

Державна санітарно-епідеміологічна експертиза нормативно-технічної документації (технічних умов) на виробництво добрива, визначення параметрів токсичності та розробка токсиколого-гігієнічного паспорту на мінеральне добриво проводяться згідно вимог наказу МОЗ України від 09.10.2000 р. №247 і здійснюються, ще раз необхідно підкреслити, обов'язково фахівцями-експертами медико-профілактичного профілю. Однак бувають випадки, коли екологи та екотоксикологи з технічною, агрохімічною, агрономічною вищими освітами виступають експертами та розробниками зазначених вище документів. Звичайно, це недопустимо.

На території України дозволяється застосування мінеральних добрив, які пройшли державні випробування та державну реєстрацію на підставі висновків державної санітарно-епідеміологічної експертизи та токсиколого-гігієнічної оцінки відповідно Постанови Кабінету Міністрів України №295 від 04.03.1996 р. "Про затвердження державних випробувань, державної реєстрації та перереєстрації, видання переліків пестицидів і агрохімікатів, дозволених до використання в Україні". Загальна схема проведення державної санітарно-епідеміологічної експертизи та токсиколого-гігієнічної оцінки мінеральних добрив подана на рисунку.

Перед проведенням державних випробувань мінеральних добрив в лабораторних, польових та виробничих умовах останні підлягають обов'язковому хіміко-аналітичному та радіологічному обстеженню на вміст небезпечних домішок та природних радіонуклідів.

Вміст Cd, Pb та As у добривах не повинен перевищувати гігієнічних нормативів відповідно 8, 15 та 10 мг/кг, встановлених в ЕКОГІНТОКСі. Згідно НРБУ—97 "Норми радіаційної безпеки України" ефективна питома активність природних радіонуклідів повинна знаходитись в межах 1850 Бк/кг.

В скринінгових (прискорених) дослідах визначають міграційно-водний показник шкідливості, фітотоксичні властивості мінеральних добрив. В модельних дослідах з токсиколого-гігієнічних позицій вивчають міграційно-водний, транслокаційний, міграційно-повітряний та загальносанітарний показники шкідливості згідно вимог, викладених в методичних рекомендаціях [15], методичних вказівках [16] та посібнику [17].

В польових та виробничих дослідженнях мінеральних добрив остаточно уточнюються безпечні регламенти їх використання за показниками можливого негативного впливу на якість довкілля та здоров'я людини. Польові та виробничі випробування добрив проводяться в трьох основних грунтово-кліматичних зонах України: Поліській, Лісостеповій та Степовій. При проведенні зазначених випробувань важливими показниками досліджень є: вивчення впливу мінерального добрива на накопичення токсикантів в орному шарі грунту та їх міграційні властивості по його профілю; визначення впливу добрива на самоочисну здатність грунту (життєдіяльність E. coli, загальна чисельність сапрофітної мікрофлори, біологічна активність — вивчення ферментативної активності каталази, протеази, уреази, дегідрогенази тощо); вивчення впливу мінерального добрива на транслокаційні властивості токсикантів. Останній показник шкідливості є дуже важливим, так як має безпосереднє відношення до рослинницької продукції та продуктів харчування. При цьому досліджуються коефіцієнти біологічного поглинання токсикантів сільськогосподарськими культурами (відношення вмісту токсикантів у рослині до вмісту їх у грунті), порівнюється вміст шкідливих речовин в досліджуваних і контрольних сільгоспкультурах та з величинами ГДК токсикантів в рослинницькій продукції і харчових продуктах. Одним із важливих показників якості рослинницької продукції є харчова цінність, яка характеризується в залежності від вирощеної сільськогосподарської культури: вмістом крохмалю, клітковини, жирів, білків, вуглеводів, ряду вітамінів, мікроелементів, амінокислот тощо.

Підсумовуючи викладене вище, слід зазначити, що гігієністи давно, ще до виникнення екотоксикології, при вивченні поведінки хімічних речовин у грунті та розробці гігієнічних нормативів в даному об'єкті довкілля вивчали зазначені вище загально-санітарні показники, як самоочисна здатність грунту, фітотоксичність, біологічна активність грунту, міграційні та транслокаційні процеси в об'єктах навколишнього середовища. Це вже потім дані досліджувані показники були віднесені до екотоксикологічних. Вперше в гігієнічній науці методологія та принципова схема гігієнічного нормування та вивчення поведінки екзогенних хімічних речовин у грунті були запропоновані в 1972 р. на ХVI Всесоюзному з'їзді гігієністів і санітарних лікарів та викладені в нормативно-методичних документах [15, 16] та посібниках [17].

На нашу думку, розробка методичних підходів щодо державної санітарно-епідеміологічної експертизи та токсиколого-гігієнічної оцінки мінеральних добрив в сучасних умовах, впровадження в практику державної санітарно-епідеміологічної служби України ряду нормативно-методичних документів (Державних санітарних правил і норм, методичних рекомендацій) поліпшать якість здійснення державного санітарно-епідеміологічного нагляду за умовами використання мінеральних добрив та зменшать вірогідність їх несприятливого впливу на якість навколишнього середовища, сільськогосподарської продукції та здоров'я населення.

Застосування безпечних регламентів мінеральних добрив підвищить не тільки родючість грунтів і урожайність сільськогосподарських культур, а також, безумовно, поліпшить якість рослинницької продукції, її харчову цінність.

Література
1. Гігієна харчування з основами нутриціології / За ред. В.І. Ципріяна. —К.: Здоров'я, 1999. —568 с.
2. Жовинский Э.Я., Кураева И.В. Геохимия тяжелых металлов в почвах Украины. —К.: Наукова думка, 2002. —214 с.
3. Байдина Н.Л. Загрязнение городских почв и огородных культур тяжелыми металлами // Агрохимия. —1995. —№12. —С. 105—111.
4. Кабата-Пендиас А., Пендиас С. Микроэлементы в почвах и растениях: Пер. с англ. —М.: Мир, 1989. —385 с.
5. Tso T., Steffens G., Ferri E., Baratta E. Agronomic Factors Affecting Polonium — 210 and Lead — 210 Levels in Tobacco // Agron. Journal. —1988. —Vol. 60. —P. 647—649.
6. Проданчук М.Г., Мудрий І.В. Актуальні питання охорони грунту від антропогенного забруднення важкими металами та небезпечність їх транслокації в системі грунт-рослина-людина // Гигиена населенных мест. —2001. —Т.1, вып. 38. —С. 244—246.
7. Мудрый И.В. Тяжелые металлы в системе почва-растение-человек (обзор) // Гигиена и санитария. —1997. —№1. —С. 14—17.
8. Мудрый И.В. Эколого-гигиенические аспекты загрязнения почвы кадмием // Гигиена и санитария. —2003. —№1. —С. 32—35.
9. Лужков А.Д. Скорость восстановления нитратов до нитритов в сырой массе некоторых растений // Гигиена и санитария. —1990. —№1. —С. 29—30.
10. Митченков В.Т., Манник Л.Э., Ней Ю.К., Сергеева Ж.В. Влияние нитратов и нитритов на токсичность и накопление свинца и кадмия в организме крыс // Токсикологический вестник. —1996. —№6. —С. 23—26.
11. Мудрий І.В. Еколого-гігієнічне значення аніонних поверхнево-активних речовин в умовах комплексного антропогенного хімічного забруднення сільськогосподарських угідь: Автореф. дис... д-ра мед. наук. —К., 1997.
12. Проданчук Н.Г., Мудрый И.В., Кравчук А.П. и др. Комбинированное действие детергентов и приоритетных загрязнений на организм и качество окружающей среды (обзор) // Гигиена и санитария. —2004. —№2. —С. 24—28.
13. Грищенко С.В., Гринь Н.В., Степанова М.Г. и др. Гигиеническая оценка приоритетности различных путей поступлення тяжелых металлов в организм жителей экокризисного региона // Довкілля та здоров'я. —2004. —№1. —С. 7—10.
14. Червякова Т.Б. Гигиеническая оценка агрономических норм внесения в почву минеральных удобрений // Гигиена и санитария. —1983. —№11. —С. 27—29.
15. Методические рекомендации по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве. —М.: МЗ СССР от 05.08.1982 г. №2609-82.
16. Методические указания по гигиенической оценке нових пестицидов. —К.: МЗ СССР от 13.03.1987 г. №4263-87.
17. Гигиеническое нормирование химических веществ в почве: Руководство / Под ред. Е.И. Гончарука, Г.И. Сидоренко. —М.: Медицина, 1986.