Zanieczyszczenia wód i gleb – źródła,
przyczyny i skutki. Obszary ekologicznego
zagrożenia.
Zanieczyszczenia gleb są najczęściej skutkiem nawożenia mineralnego. Z tego powodu wprowadzone zostały podstawowe prawa dotyczące nawożenia gleb. Są to: prawo zwrotu, prawo minimum i maksimum, prawo pierwszeństwa wartości biologicznej.
Prawo zwrotu A. Voisina głosi, że aby utrzymać żyzność gleby konieczne jest zwracanie glebie tych substancji, które zanikają w wyniku stosowania nawozów. Prawo minimum Liebiga oparte jest o odkrycie dolnego punktu krytycznego. Głosi, że jeżeli w glebie zabraknie substancji przyswajalnej przez roślinę, spowoduje to zahamowanie jej wzrostu, co w następstwie odbije się na wielkości plonów. Prawo maksimum Shelforda oparte jest na odkryciu górnego punktu krytycznego. Głosi, że jeżeli w glebie będzie nadmiar substancji przyswajalnej przez roślinę zahamuje to jej wzrost i przez to obniży plony. Prawo minimum i maksimum w 1913r. zostało połączone przez Shelforda w jedno prawo tolerancji. Głosi ono, że zarówno niedobór jak i nadmiar substancji przyswajalnej przez roślinę może powodować zahamowanie jej wzrostu i tym samym zmniejszenie plonów. A. Voisin dodał do tego prawa fakt, że niedobór i nadmiar jednej substancji ogranicza działanie innych substancji, co obniża plony. Prawo tolerancji i prawo zwrotu można połączyć w jedno prawo, głoszące, że wszelkie zachwiania równowagi w zawartości przyswajalnej substancji mineralnej, istniejące lub pojawiające się w glebie z przyczyn naturalnych lub w wyniku pobrania tych substancji przez rośliny bądź jako skutek stosowania nawozów względnie wynikający z jakichkolwiek innych przyczyn muszą być usuwane przez świadome dawkowanie składników nawozowych w taki sposób, aby została przywrócona ich optymalna równowaga w glebie, która pozwoli na otrzymanie roślin o wysokiej wartości biologicznej oraz uzyskanie jednocześnie jak najwyższych plonów. Natomiast ostatnie prawo – prawo pierwszeństwa wartości biologicznej głosi, że stosowanie nawozów musi mieć na celu poprawę wartości biologicznej, która ma większe znaczenie niż wysokość plonów.
Generalnie zużycie nawozów sztucznych na świecie się zmniejsza. Do krajów, które konsekwentnie zaprzestają używania nawozów sztucznych od lat 80-tych należą m.in. Belgia, Luksemburg, Holandia, Niemcy, Norwegia, Polska i Szwajcaria. Zużycie nawozów sztucznych przez Francję było na tym samym poziomie w latach 80-tych i 90-tych (300kg/ha), natomiast w 2000r. uległo zmniejszeniu do 250kg/ha. Japonia również należy do krajów, które zmniejszyły zużycie nawozów sztucznych w 2000r. (300kg/ha) w stosunku do lat 80-tych (320kg/ha) lecz w międzyczasie w latach 90-tych ta liczba wynosiła 350kg/ha. Irlandia i Wielka Brytania zwiększyły zużycie nawozów sztucznych w 2000r. w stosunku do lat 80-tych – Irlandia o 110kg/ha, a Wielka Brytania o 40kg/ha, lecz ilość ta i tak jest mniejsza w stosunku do lat 90-tych – jedynie o 10kg/ha w obu krajach. Krajem, w którym zużycie te się zwiększa są Chiny. W latach 80-tych wynosiła 150kg/ha, w 90-tych zwiększyła się o 50kg/ha, w 2000r. wynosiła już 270kg/ha. Z wyżej wymienionych krajów zużycie nawozów sztucznych jest największe w Irlandii (650kg/ha), a najmniejsze w Polsce (90kg/ha).
Rośliny są producentami w łańcuchu pokarmowym, więc zawartość w nich substancji mineralnych wpływa na metabolizm zwierząt mięsożernych. Przykładem może być pasza uboga w karoteny podawana krowie sprawi, iż mleko krowy będzie ubogie w witaminę A. Wniosek z tego, że wartość biologiczna gleby wpływa na wartość odżywczą produktów pochodzenia zwierzęcego. Główną metodą sprawdzania wpływ substancji na rośliny i zwierzęta jest próba biologiczna, natomiast rodzaj tych substancji określa analiza chemiczna. Właściwe nawożenie azotowe wpływa korzystnie na rośliny wywołując zwiększenie plonów, wzrost w roślinach procentowej zawartości białek, pełniejszy skład aminokwasów i zwiększenie ilości innych substancji ważnych dla rośliny. Spośród czynników wpływających na wartość biologiczną, które mogą szkodzić w zależności od ich zawartości w nawozie wyróżniamy: fosfor, wapń, potas, miedź, cynk, mangan i związki azotowe.
Fosfor, wapń i potas spełniają ważne zadania w organizmie roślinnym i zwierzęcym. Fosfor uczestniczy w przewodzeniu bodźców nerwowych, jest budulcem błon komórkowych, tkanek miękkich, takich jak nerki, serce, mózg, mięśnie, bierze udział w wielu procesach metabolicznych i reakcjach chemicznych pomagając m.in. w uwalnianiu energii z białek, węglowodanów i tłuszczów. Dzięki obecności tego pierwiastka w organizmie jest utrzymywane prawidłowe pH, a współdziałając wspólnie z witaminą B, umożliwia wchłanianie glukozy. Jest potrzebny podczas wzrostu i naprawy uszkodzonych tkanek, podtrzymuje witalność organizmu, a także łagodzi bóle w zapaleniu stawów. Fosfor współdziała także z wapniem w tworzeniu kośćca. Jednak proporcja wapnia do fosforu musi wynosić 2:1 oraz ich wspólne działanie wymaga obecności witaminy D. Niedobór fosforu i wapnia w pożywieniu zwierząt objawia się zgrubieniami stawów, zniekształceniem i łamliwością kości, deformacja zębów i szczęk. Ponadto niedobór fosforu zmniejsza płodność owiec i krów oraz niosność kur. Natomiast przenawożenie gleby fosforem zmniejsza w niej ilość cynku, a przenawożenie dodatkowo azotem zmniejsza ilość miedzi. Właściwe nawożenie fosforem przy obecności innych niezbędnych dla rośliny makro- i mikroelementów zwiększa plon i poprawia jakość siana, uodparnia rośliny na choroby, podnosi ich zimotrwałość, wzmacnia system korzeniowy i zmniejsza wylęganie zbóż. Nawozy wapniowe stosowane są przede wszystkim dla poprawienia właściwości fizycznych, chemicznych i biologicznych gleb, co stwarza lepsze warunki wzrostu i rozwoju roślin.
Potas reguluje równowagę wodną organizmu i utrzymuje prawidłowy rytm serca oraz wpływa na równowagę kwasowo-zasadową i utrzymują właściwe ciśnienie osmotyczne. Ułatwia jasne myślenie polepszając zaopatrzenie mózgu w tlen, pomaga w usuwaniu produktów przemiany materii. Jest niezbędny do syntezy białek, bierze także udział w metabolizmie węglowodanów. Potas – kation jednowartościowy ma działanie antagonistyczne do dwuwartościowego kationu magnezu, boru i wapnia oraz jednowartościowego kationu sodu. Oznacza to, że nawożenie gleby potasem zmniejsza stężenie tych pierwiastków i odwrotnie. U krów pasących się na terenach silnie nawożonych solami potasowymi i amonowymi stwierdzono tężyczkę pastwiskową. Objawia się ona stanami lękowymi, strzyżeniem uszu, nieruchomym wzrokiem, wysokim trzymaniem i drżeniem głowy. Kilka godzin później zwierzę dostaje drgawek i umiera. Tężyczka pastwiskowa inaczej zwana hypomagnezemią polega na zmniejszonej przyswajalności przez zwierzę magnezu. Sód i chlor podobnie jak potas regulują pH i ciśnienie krwi oraz wpływają na gospodarkę wodną organizmów. Optymalne nawożenie potasowe zwiększa zimotrwałość roślin, uodparnia na choroby i zapobiega wylęganiu zbóż.
Miedź wchodzi w skład wielu enzymów i bierze udział w wielu procesach przemian metabolicznych. Miedź, aktywując enzym niezbędny do budowy erytrocytów, wpływa na prawidłowe funkcjonowanie układu krwiotwórczego, uczestniczy w syntezie hemoglobiny i razem z żelazem bierze udział w procesach utleniania i dostarczaniu tlenu do tkanek. Miedź występująca w ceruloplazminie (białko surowicy) jest jedną z bardziej ruchliwych form tego pierwiastka w organizmach i w tej postaci reguluje metabolizm oraz transport żelaza. Wpływa na metabolizm lipidów (np. cholesterolu) i właściwości mielinowej osłonki włókien nerwowych. Istotny jest także wpływ miedzi poprzez syntezę dopaminy na rozwój układu nerwowego oraz poprzez syntezę kolagenu i elastyny na regenerację tkanki łącznej. Miedź jest składnikiem enzymów biorących udział w procesach tworzenia melaniny i prostaglandyn, biorących udział w regulacji ciśnienia krwi, pracy serca czy likwidacji stanów zapalnych. Ponadto miedź wraz z cynkiem przeciwdziałają uszkodzeniom wywołanym przez wolne rodniki tlenowe. Niedobór miedzi jest spowodowany przenawożeniem gleb fosforem i azotem lub nadmiarem molibdenu i siarki w organizmie, które utrudniają jej przyswajanie. Jest to przyczyną łamliwości kości, niepłodności i innych zaburzeń. Na niedobór miedzi najbardziej są wrażliwe przeżuwacze. U bydła może prowadzić do padaczki.
Cynk jest niezbędny w syntezie białka oraz kwasów nukleinowych, kieruje kurczliwością mięśni, bierze udział w tworzeniu insuliny. Odgrywa ważną rolę w utrzymaniu równowagi kwasowo - zasadowej. Zapewnia prawidłową czynność prostaty oraz narządów rozrodczych. Badania wykazały, że cynk ma istotny wpływ na czynności mózgu. Jest niezbędny do utrzymania optymalnego stężenia witaminy A w krwi i jej zużycia przez tkanki. Cynk bierze udział w wytwarzaniu prostaglandyn regulujących ciśnienie krwi, rytm pracy serca, funkcje wydzielnicze skóry czy poziom cholesterolu w krwi. Cynk bierze udział w utrzymaniu równowagi innych pierwiastków śladowych jak manganu, magnezu, selenu i miedzi. Korzystne działanie cynku na organizmy polega, poza ogólną poprawą metabolizmu, na przyspieszeniu gojenia ran, zwłaszcza ubytków skóry, poprawie sprawności umysłowej oraz na ochronie plamki żółtej oka przed zmianami zwyrodnieniowymi. Ułatwia pozbywanie się białych plam na paznokciach, przywraca uczucie smaku. Utrzymuje odporność skóry na infekcje jak również uczestniczy w detoksykacji alkoholu w wątrobie. Korzystnie wpływa na proces wzrostu. Cynk poprawia sprawność intelektualną a w wieku starszym zapobiega rozwojowi demencji starczej. Cynk jest niezbędny do prawidłowego wytworzenia się narządów płodu w okresie ciąży. Niedobór cynku jest spowodowany przenawożeniem gleby fosforem lub nadmiarem wapnia w paszy. Może objawiać się uszkodzeniem skóry, wypadaniem sierści, wełny, pierza, niepłodnością, zaburzeniami w oddychaniu i wykształcaniu się kośćca oraz zahamowaniem wzrostu.
Jest pierwiastkiem śladowym wchodzącym w skład wielu tkanek i enzymów, biorących udział w syntezie białek, kwasów nukleinowych, glikokortykosterydów, w metabolizmie cukrów i procesach krzepnięcia krwi. Wpływa na przemiany tłuszczów i cholesterolu oraz hormonów płciowych, reguluje pracę układu nerwowego. Wpływa na uczynnianie enzymów koniecznych do prawidłowego działania biotyny, witaminy B1 i witaminy C. Odgrywa ważną rolę w tworzeniu tyroksyny, głównego hormonu tarczycy. Mangan jest bardzo ważny w procesach reprodukcji oraz prawidłowym funkcjonowaniu ośrodkowego układu nerwowego, jest niezbędny do utrzymania prawidłowej struktury kości. Konieczny jest do prawidłowego trawienia i wchłaniania składników odżywczych. Niedobór manganu jest spowodowany przenawożeniem gleby wapniem i fosforem. Niedobór manganu powoduje opóźnienia w rozwoju fizycznym, powstawanie wad kośćca, zmniejszenie płodności i prawdopodobnie padaczkę.
Najbardziej znaczące i mające największy wpływ na zawartość innych składników w glebie oraz ich przyswajalność mają związki azotowe. Doskonałym źródłem azotu dla roślin jest mocznik, który w wyniku amonifikacji tworzy jony amonowe. Jony te są następnie pobierane przez rośliny, przekształcane w aminokwasy, a następnie w białka. Jeżeli w jakiś sposób synteza białek jest hamowana dochodzi do nagromadzania w organizmie wolnych aminokwasów, amoniaku, azotynów, azotanów i innych związków niebiałkowych dając trującą mieszankę. Rośliny mogą również pobierać z gleby jony azotanowe (NO3-) oraz w niewielkiej ilości związki organiczne azotu jak niektóre amidy i aminokwasy. Pobrane przez rośliny azotany przechodzą w organizmie enzymatyczny proces redukcji przy udziale jonów wodorowych i energii pochodzącej z procesów oddychania i fotosyntezy oraz w obecności jonów molibdenu, miedzi, manganu i żelaza. Dopóki azot znajduje się w glebie w formie organicznej nie ulega przyswajaniu przez rośliny ani wymywaniu z gleb. Jego stężenie nie ulega zmianie. Natomiast w wyniku procesu mineralizacji przechodzi w formę nieorganiczną czyli najbardziej reaktywną i ruchliwą. Może być wtedy przyswajany przez rośliny lub zbiałczany w glebie. Nadmierne stosowanie nawozów azotowych powoduje zwiększanie się zawartości białka azotowego w roślinie. Jest to jednak białko o gorszej wartości biologicznej, gdyż charakteryzuje się znikomą zawartością lizyny, która buduje mięśnie, kości, bierze udział w procesach wzrostu, wchłania wapń, poprawia koncentrację, obecna jest przy wytwarzaniu hormonów, przeciwciał, enzymów i przy budowie kolagenu oraz łagodzi stany chorobowe. Przeazotowanie gleb może również doprowadzić do zwiększania się w roślinach związków niebiałkowych zawierających wbudowany azot (N), które często są toksyczne dla organizmu. Zawartość tych związków niebiałkowych wzrasta przy niedoborze innych pierwiastków oraz podczas równoczesnego stosowania herbicydów. Wartość biologiczna takich roślin ma wpływ na zwierzęta. Karmienie zwierząt roślinami zawierającymi związki niebiałkowe może prowadzić do ciężkich zatruć, a nawet śmierci. Do takich związków niebiałkowych zaliczamy kwas pruski (HCN),tlenki azotu, azotany i azotyny (azotyny są nawet 10-krotnie bardziej toksyczne od azotanów) oraz nitrozoaminy.
Kwas pruski (cyjanowodór lub cyjanotwórcze glukozydy) powoduje częste zatrucia u ludzi i zwierząt. Same glukozydy nie są trujące ale w połączeniu z odpowiednimi enzymami uwalniają cyjanowodór. Dzieje się tak zwłaszcza przy uszkodzeniu tkanki roślinnej. Dlatego uszkodzone rośliny cyjanotwórcze mogą być bardzo groźne. Należą do nich sorgo, koniczyna, lucerna, wyka, len, manna, mielec, kłosówka wełnista oraz jaskry. Poziom kwasu pruskiego w roślinie zwiększa nadmierne nawożenie azotem oraz stosowanie herbicydów fenoksyoctowych.
Toksycznym związkiem niebiałkowym są także pochodne azotynów – nitrozoaminy. Powstają także z prostych drugo- i trzeciorzędowych amin. Mogą powstawać w żołądkach ludzi i zwierząt. Mogą być wydalane z mlekiem u przeżuwaczy. Są to związki kancerogenne i mutagenne. W warunkach naturalnych występują w dymie papierosowym, zbożu, niektórych napojach alkoholowych, wędzonych wędlinach, grzybach i mączkach rybnych przeznaczonych na paszę.
Specjalnym rodzajem związków toksycznych związanych z akumulacją azotanów są tlenki azotu. Uwalniają się z roślin zawierających azotany w procesie denitryfikacji w postaci lotnych tlenków (NO i NO2) o żółtobrązowej barwie i odrażającym, duszącym zapachu. Szczególnie niebezpieczny jest NO2. W rolnictwie proces ten zachodzi podczas zakwaszania roślin w silosach. Szkody powodowane przez gazy zależą od ich stężenia w powietrzu. Małe ilości powodują krótkotrwałe objawy natomiast stężenie przekraczające 25ppm powoduje podrażnienie oczu, gardła, oskrzeli, a powyżej 100ppm prowadzi do śmierci.
Przeazotowanie gleb, a w konsekwencji roślin jest niebezpieczne dla zwierząt. Azotany wywołują ujemny wpływ na tarczycę obniżając w niej zawartość jodu i produkcję tyroksyny. Ma to duży wpływ na fizjologię organizmu, gdyż hormony tarczycy zwiększają zużycie tlenu w komórkach, a przez to zwiększają przemianę materii i ilość wytworzonego ciepła. Wzmagają przemiany mineralne, tłuszczowe, węglowodanowe i białkowe w ustroju. Wpływają na czynności płciowe zwierząt, zwiększenie produkcji mleka oraz wzrost wełny, pierza. Obniżenie aktywności tarczycy wiąże się z obniżeniem wszystkich wymienionych procesów. U przeżuwaczy nagromadzone azotany mogą doprowadzić do śmierci. W żwaczu azotany ulegają częściowej denitryfikacji do azotynów. W takiej formie trafiają do krwioobiegu i reagują z hemoglobiną zmieniając jej stan utlenienia z Fe+2 na Fe+3 tworząc biologicznie bezużyteczną methemoglobinę. Taka hemoglobina zatraciła powinowactwo do tlenu. Redukcji azotanów do azotynów sprzyja wilgoć jak również gotowanie pasz (ziemniaków, buraków). Toksyczność azotanów jest także uzależniona od zawartości innych substancji np. węglowodanów w paszy. Im większe stężenie węglowodanów tym mniejsze stężenie azotanów. Granice tolerancji zawartości azotanów w suchej masie roślin używanych jako pasza dla zwierząt wynoszą 0,11% dla paszy ubogiej w węglowodany, a 0,34% dla paszy bogatej w węglowodany. Zatrucie azotanami jest możliwe przy zawartości ich w zakresie 0,11 – 0,90%, natomiast powyżej 0,90% zatrucie azotanami jest pewne.
Głównymi przyczynami zwiększonej zawartości azotanów i azotynów w żywności są: nadmiar nawozów azotowych, emisje do atmosfery azotu przez zakłady przemysłowe, emisje z pojazdów samochodowych, dodawanie do żywności saletry, przenikanie do wód gruntowych i podziemnych, przemiany związków azotowych zachodzących pod wpływem działania mikroorganizmów. Norma dobowa ustanowiona przez FAO/WHO ilości azotanów przyjmowanych przez człowieka dorosłego nie może przekraczać 5mg/kg, a azotynów 0,2mg/kg. Azotany i azotany zmniejszają wartość odżywczą żywności m.in. przez destrukcję witamin z grupy B, witaminy A i karotenu, obniżają przyswajanie białka w pożywieniu, wywołują ujemny wpływ na tarczycę. Gdy poziom azotanów i azotanów ulegnie zwiększeniu należy użyć antyoksydanty, do których zalicza się witaminę A, C oraz wapń i białko.
W 2001r. spośród badanych warzyw na zawartość azotanów najwięcej zanieczyszczonych tym związkiem było rzodkwi. Świadczy to o tym, że są one najbardziej podatne na zachwiania stężenia związków azotowych w środowisku. Na 78 badanych rzodkwi aż w 50 była przekroczona dopuszczalna ilość azotanów, co daje 64,1% plonów. Następnym gatunkiem były buraki ćwikłowe 50,4%, korzeń pietruszki 38,7%, kapusta biała 27,5%, selery 26,6%, kalafiory 22,9%, ziemniaki 17,6%, marchew 14,9%, sałata 11,2%. Najbardziej odporne na zachwiania stężenia azotu są pomidory 0,6% i ogórki 0,4%. Nie stwierdzono kumulacji szkodliwych azotanów w szpinaku. Dopuszczalna zawartość azotanów w tych warzywach jest różna dla różnych gatunków roślin, dla krajów, w których się je uprawia oraz zależna od pory roku.
Najwyższe dopuszczalne zanieczyszczenia azotanami produktów dla niemowląt i dzieci w wieku do lat 3 są ściśle określone. 250mg/kg azotanów jest maksimum dla produktów warzywnych i warzywno mięsnych zawierających 60% warzyw w stosunku do sumy składników oraz produkty bananowe i bananowe z dodatkiem innych owoców (z przewagą bananów). 200mg/kg azotanów mogą zawierać produkty owocowo – warzywne i owocowe z udziałem bananów, soki owocowo – warzywne i owocowe z udziałem bananów, produkty mleczno – warzywne, mleczno – warzywno – owocowe, mleczno – owocowe z udziałem bananów, zbożowo – warzywne, zbożowo – warzywno – owocowe, zbożowo – owocowe z udziałem bananów, mleczno – zbożowo – warzywne, mleczno – zbożowo – warzywno – owocowe i mleczno – zbożowo – owocowe z udziałem bananów. 150 mg/kg azotanów mogą zawierać produkty warzywno – mięsne zawierające mniej niż 60% warzyw w stosunku do sumy składników. 100mg/kg azotanów mogą zawierać produkty owocowe bez bananów oraz soki owocowe bez bananów, soki owocowe z dodatkiem dyni, sok marchwiowo – jabłkowy bez dodatku cukru. 50mg/kg azotanów mogą zawierać soki jabłkowe oraz produkty bez bananów mleczno – owocowe, zbożowo – owocowe, mleczno – zbożowo – owocowe. 20mg/kg zawartości azotanów jest maksimum dla produktów zbożowych (kaszka, kleiki), mleka modyfikowanego w proszku, mleka w proszku pełnego (do produkcji mleka, mleka modyfikowanego i mieszanek modyfikowanych oraz dla dzieci powyżej 1 roku życia). 10mg/kg azotanów jest to pułap dla mleka modyfikowanego w płynie. Dla wszystkich wyżej wymienionych produktów maksymalną zawartością azotynów jest 1,0mg/kg. Natomiast najwyższe dopuszczalne zanieczyszczenia produktów ogólnego przeznaczenia azotanami i azotynami nie jest tak rygorystycznie podzielone. 70mg/kg azotanów, a 1,5mg/kg azotynów może zawierać mleko w proszku pełne i odtłuszczone oraz serwatka w proszku z serów twardych dojrzewających.
Istnieją sposoby ograniczające kumulowanie azotanów i azotynów w warzywach. Jest to pełne nawożenie organiczno – mineralne, przy optymalnych proporcjach między wszystkimi składnikami, z uwzględnieniem wymagań danego gatunku i odmiany. Kolejnym sposobem jest skłonienie się ku nawozom zawierającym formy amonowe zamiast azotanowych i stosowanie ich nie później niż 3 tygodnie przed zbiorem (w przypadku roślin o krótkim okresie wegetacji nie stosować nawozów). Należy także zwracać na wilgotność gleby. Trzecim sposobem jest uprawa warzyw na glebach o optymalnym dla nich pH. Dzięki temu zmniejsza się kumulacja azotanów. Czwartym sposobem jest zbiór dojrzałych warzyw podczas słonecznej pogody. Ostatni sposób polega na wyszukiwaniu i hodowli odmian roślin nie kumulujących związków azotowych.
Inne pierwiastki odpowiedzialne za zanieczyszczenie gleby oraz pokarmu to pierwiastki bezwzględnie toksyczne dla organizmu. Są promieniotwórcze, nazwane radionuklidami. Ustanowiono jednak dla nich dopuszczalny poziom występowania w środkach spożywczych zagęszczonych lub wysuszonych. Poziom ten obliczany jest na podstawie produktu odtworzonego w postaci gotowej do spożycia. Maksymalne stężenie izotopu strontu, zwłaszcza Sr-90, wynosi w żywności dla dzieci 75Bq/kg, w mleku i produktach mleczarskich oraz w płynnych środkach spożywczych 125Bq/l, w innych produktach spożywczych 750Bq/kg. Pułap dla izotopów jodu, zwłaszcza J-139, wynosi w żywności dla dzieci 150Bq/kg, w mleku, produktach mleczarskich i płynnych środkach spożywczych 500Bq/l. Alfa – promieniotwórcze izotopy plutonu i pierwiastków transuranowych, zwłaszcza Pu-239 i Am-241 mają znacznie obniżoną granicę występowania w produktach spożywczych. Wynosi ona dla żywności dla dzieci 1Bq/kg, mleka, produktów mleczarskich i płynnych środków spożywczych 20Bq/l, dla innych produktów spożywczych 80Bq/kg. Wszystkie inne radionuklidy o okresie połowicznego rozpadu dłuższym niż 10 dni, zwłaszcza Cs-134 i Cs-137 (oprócz węgla C-14, trytu H-3 i potasu K-40) mają najwyższą granicę tolerancji w produktach spożywczych. W żywności dla dzieci mogą występować w stężeniu 400Bq/kg, w mleku, produktach mleczarskich i płynnych środkach spożywczych w stężeniu 1000Bq/l, a w innych produktach spożywczych nawet 1250Bq/kg.
Gleby zanieczyszczają również substancje biochemicznie czynne takie jak mikotoksyny. Skażając glebę przedostają się bezpośrednio do organizmów roślinnych i pośrednio do organizmów zwierząt i człowieka. A więc mikotoksyny przedostają się do organizmów w wyniku pobierania pokarmu.
Mikotoksyny są grupą wtórnych metabolitów pleśni, które mają ostre działania toksyczne, własności mutagenne, teratogenne i estrogenne; mogą powstawać w szerokiej gamie artykułów rolnych i w różnych warunkach. Ze względu na różnorodne efekty toksyczne i wysoką odporność na działanie wysokiej temperatury, obecność mikotoksyn w żywności i paszach niesie zagrożenie dla zdrowia ludzi i zwierząt. Mikotoksyny mają również znaczący wpływ na gospodarkę, ponieważ powodują straty w pogłowiu zwierząt lub trudności w prowadzeniu hodowli; ponadto zgodnie z obowiązującymi uregulowaniami prawnymi, ich obecność powoduje, że zawierające je środki spożywcze nie mogą być przedmiotem ani krajowego ani międzynarodowego obrotu handlowego. Oddziaływanie mikotoksyn na organizm człowieka może mieć charakter zaburzeń o przebiegu ostrym lub przewlekłym. Niekiedy nawet niewielkie ilości silnie toksycznej mikotoksyny powodują groźne w przebiegu zmiany w zakresie metabolizmu białek, tłuszczów lub węglowodanów. Do najbardziej niebezpiecznych należą zaburzenia syntezy kwasów nukleinowych, co bezpośrednio prowadzi do zmian mutagennych i kancerogennych w obrębie tkanek i narządów. Do najczęściej opisywanych przypadków ostrej intoksykacji wywołanej mikotoksynami zalicza się uszkodzenia wątroby (rak spowodowany przez aflatoksynę B1) i nerek, co w ekstremalnych warunkach prowadzi do rozwoju choroby nowotworowej i staje się przyczyną zgonu. Znaczna grupa mikotoksyn wywołuje zaburzenia w funkcjonowaniu tkanki nerwowej manifestujące się stałym uszkodzeniem centralnego układu nerwowego. Prawie wszystkie uprawiane w Polsce rośliny mogą być substratami dla wzrostu grzybów i wytwarzania mikotoksyn. Na obecność toksycznych metabolitów wytwarzanych przez grzyby duży wpływ mają czynniki środowiska takie jak: wilgotność i temperatura. W licznych badaniach prowadzonych w ośrodkach badawczo-naukowych na świecie potwierdzono, że tworzenie niebezpiecznych dla człowieka metabolitów związane jest z rozwojem grzybów w tkankach roślinnych w uprawach polowych. Częściej jednak zdarzają się przypadki skażeń mikotoksynami podczas zbioru i magazynowania. Zainfekowany grzybami produkt może zawierać mikotoksyny na różnej głębokości, przez co usuwanie grzybni z powierzchni (co niestety często jest stosowane) nie eliminuje toksyn. Wśród gatunków grzybów pleśniowych , wytwarzających mikotoksyny, należy wymienić gatunki należące do rodzajów Penicillium, Fusarium, Trichothecium, Trichoderma, Alternaria i Aspergillus. Ten ostatni rodzaj pleśniaka wytwarza bardzo silne mikotoksyny zwane aflatoksynami.
Aflatoksyny są syntetyzowane głównie przez Aspergillus flavus, A. parasiticus, a rzadziej przez A. nomius. A. flavus rozwija się na częściach nadziemnych roślin – kwiatach i liściach – najczęściej na kukurydzy, nasionach bawełny i orzechach drzew. Natomiast środowiskiem życia A. parasiticus jest gleba. Cztery główne aflatoksyny podzielono na 2 grupy B i G ze względu na kolor na jaki fluoryzują na substracie w fazie stałej w świetle ultrafioletowym po adsorpcji (Blue –niebieski i Green – zielony). Te 4 aflatoksyny po uwzględnieniu koloru to B1, B2 i G1, G2. Produkty rolne zanieczyszczane są podczas wegetacji na polu, najczęściej B1 i G1. A. parasiticus może wytwarzać wszystkie 4 aflatoksyny, natomiast A. flavus tylko B1 i B2. W organizmach ssaków aflatoksyna B1 ulega metabolicznej degradacji przekształcając się w inną formę – aflatoksynę M1 , przechodzącą przez gruczoł mlekowy. Zanieczyszczenia aflatoksynami u zwierząt jest większe niż u ludzi, gdyż kontrola produktów konsumpcyjnych dla nich jest mniej kontrolowana. W Europie głównym źródłem zanieczyszczenia paszy aflatoksyną B1 jest mąka z orzechów ziemnych. Z tego powodu niektóre kraje np. Wielka Brytania i Szwajcaria wprowadziły zakaz stosowania tej mąki w paszach dla zwierząt.
Najważniejsze ograniczenia w dopuszczalnej ilości mikotoksyn w produktach spożywczych dotyczą patuliny i aflatoksyn. Maksymalny dopuszczalny poziom patuliny w przetworach jabłkowych wynosi 30 μ g/kg. Orzechy arachidowe, orzechy, owoce suszone, produkty ich przetwarzania przeznaczone do bezpośredniego spożycia lub jako składnik środków spożywczych mogą zawierać maksimum 2 μ g/kg aflatoksyny B1, a 4 μ g/kg wszystkich aflatoksyn (z wyjątkiem M1). Orzechy arachidowe, które muszą być sortowane lub będą poddane innym fizycznym zabiegom uzdatniającym w celu zmniejszenia w nich aflatoksyn, przed przeznaczeniem do bezpośredniego spożycia lub użyciem jako składnika żywności mogą zawierać do 8 μ g/kg aflatoksyny B1, a 15 μ g/kg wszystkich aflatoksyn (z wyjątkiem M1). Orzechy i owoce suszone, które muszą być sortowane lub będą poddane innym fizycznym zabiegom uzdatniającym w celu zmniejszenia w nich aflatoksyn, przed przeznaczeniem do bezpośredniego spożycia lub użyciem jako składnika żywności mogą zawierać do 5 μ g/kg aflatoksyny B1, a 10 μ g/kg wszystkich aflatoksyn (z wyjątkiem M1). Zboża włączając grykę oraz produkty ich przetwarzania, przeznaczone do bezpośredniego spożycia przez ludzi lub jako składnik środków spożywczych mogą zawierać do 2 μ g/kg aflatoksyny B1, a 4μ g/kg wszystkich aflatoksyn (z wyjątkiem M1). Natomiast mleko (surowe, mleko do przetwórstwa, spożywcze) nie może zawierać aflatoksyn B1,B2,G1,G2, a maksymalny dopuszczalny poziom aflatoksyny B1 wynosi 0,05 μ g/kg.
Zabrania się mieszania produktów, których najwyższe dopuszczalne zanieczyszczenie mieści się w granicach tolerancji z tymi, których te granice są przekroczone, a także mieszanie produktów, które są przeznaczone do sortowania i uzdatniania z tymi, które są przeznaczone do bezpośredniego spożycia lub jako składnik środków spożywczych.
Orzechy ziemne, orzechy i owoce suszone mogą być dopuszczone do obrotu handlowego jeżeli ich granica tolerancji wynosi dla B1 2-8 μ g/kg, a dla reszty aflatoksyn (z wyjątkiem M1) do 15 μ g/kg; nie będą przeznaczone do bezpośredniego spożycia przez ludzi lub jako składnik środków spożywczych; będą poddane sortowaniu i uzdatnianiu, po którym ilość aflatoksyny B1 będzie wynosiła maksymalnie 2 μ g/kg, a po tych zabiegach nie powstaną inne szkodliwe substancje; będą oznakowane „Produkt przed przeznaczeniem do bezpośredniego spożycia lub wykorzystaniem jako składnik środka spożywczego musi być poddany sortowaniu lub innym fizycznym zabiegom uzdatniającym w celu zmniejszenia zawartości aflatoksyn”; metody sprawdzania zawartości aflatoksyn będą zgodne z podanymi w Wydawnictwach Metodycznych Państwowego Zakładu Higieny „Zasady pobierania próbek środków spożywczych do analizy aflatoksyn” oraz „Wytyczne dla metod analitycznych stosowanych w analizie aflatoksyn” Warszawa 1999r.
Woda stanowi jeden z najważniejszych skarbów przyrody. Jej zasoby są odnawialne ale ograniczone. Na jednego Polaka przypada 1700m3 wody rocznie, na Europejczyka 4800m3. Pod względem zasobów wodnych zajmujemy 22 miejsce w Europie. Przemysł wykorzystuje 70,4% wody (90% to wody powierzchniowe), rolnictwo i leśnictwo 12%, a gospodarka komunalna 17,6% (64% to wody podziemne).
Głównymi zanieczyszczeniami w wodzie są substancje chemiczne. Pochodzenie ich może być naturalne lub antropogenne. Źródła tych zanieczyszczeń są punktowe (głównie ścieki miejskie i przemysłowe) lub obszarowe (spływy powierzchniowe i podpowierzchniowe z terenów rolniczych). Dostają się do wód w wyniku drenażu naturalnego, drenażu sztucznego lub spływu powierzchniowego z gleb.
Składniki chemiczne dostające się w sposób naturalny do wód pochodzą ze skał, gleb, biosfery i atmosfery. Z atmosfery docierają do gleb lub bezpośrednio do wód w postaci opadów mokrych i suchych. Składniki chemiczne antropogenne pochodzą z rolnictwa, przemysłu i gospodarki komunalnej. Pochodzenie rolnicze mają odchody zwierząt gospodarskich (produkcji odchodów), nawozy sztuczne (nawożenia), środki ochrony roślin (opylanie, opryskiwanie, zaprawianie roślin) i transport (spalania, konserwacje, remonty). Pochodzenia przemysłowego są pyły i gazy (opad na powierzchnię suchy lub mokry), zrzuty wód technologicznych, wysypiska i hałdy odpadów (składowanie) i transport (spalania, konserwacje, remonty). Środki chemiczne wytwarzane przez ludność to fekalia (ich produkcja), wysypiska śmieci (ich składowanie), środki używane w gospodarstwach domowych (ich zużywanie) i komunikacja (spalania, konserwacje, remonty).
W Polsce eksploatacja wód wzrasta z roku na rok. I chociaż wiele gałęzi przemysłowych korzysta z tego źródła życia to ich działalność stanowi potencjalne zagrożenie wód podziemnych. Według danych pochodzących z Wydziałów Ochrony Środowiska Urzędów Wojewódzkich w Polsce objęto ewidencją 12323 ogniska zanieczyszczeń stanowiące potencjalne zagrożenie dla wód podziemnych. Największa część stanowią obiekty gospodarki produktami naftowymi – 10267, następnie wylewiska i wysypiska odpadów komunalnych – 865, fermy hodowlane i zakłady przetwórstwa rolnego – 404, magazyny materiałów chemicznych – 131 i inne – 343.
Źródła azotu w wodach powierzchniowych to obszary użytkowania rolnego, ścieki komunalne i przemysłowe, sucha i mokra depozycja. Wpływ człowieka może powodować większy eksport składników pokarmowych niż czynniki naturalne. Przyczynia się to do dodania dodatkowej ilości azotu w cyklu azotu w postaci organicznych i nieorganicznych nawozów, związków azotu zanieczyszczających atmosferę, ścieków komunalnych i przemysłowych.
Wody chłodnicze są to ścieki o podwyższonej temperaturze powstałe w wyniku użycia wód do celu chłodzenia w procesach technologicznych. Za wody chłodnicze nie wymagające oczyszczania uważa się wody, które: są odprowadzane do wód wydzielonym dla nich systemem kanalizacji i nie następuje mieszanie się ich z innymi ściekami wymagającymi oczyszczania; posiadają ładunki zanieczyszczeń o takiej samej wartości jak przed procesem chłodniczym; posiadają temperaturę do 26oC kiedy są doprowadzane do jezior i do 35oC do reszty wód (z wyjątkiem mórz terytorialnych).
Ścieki oczyszczane są mechanicznie, chemicznie, biologicznie. Ścieki oczyszczane mechanicznie to ścieki poddane procesowi usuwania jedynie zanieczyszczeń nierozpuszczalnych, tj. ciał stałych i tłuszczów ulegających osadzaniu lub flotacji, przy użyciu krat, sit, piaskowników, odtłuszczaczy współpracujących z osadnikami Imhoffa. Chemiczne oczyszczanie ścieków polega na wytrącaniu niektórych związków rozpuszczalnych oraz ich neutralizację metodami chemicznymi, takimi jak koagulacja, sorpcja na węglu aktywnym. Biologiczne oczyszczanie ścieków następuje w procesie mineralizacji przez drobnoustroje w środowisku wodnym w sposób naturalny (np. przez rolnicze wykorzystanie ścieków, zraszanie pól, stawy rybne) lub w urządzeniach sztucznych (złoża biologiczne, osad czynny) i polega na usuwaniu ze ścieków zanieczyszczeń organicznych oraz związków biogennych i refrakcyjnych. Największa ilość ścieków nie oczyszczanych występuje w województwie mazowieckim, a największą ilość ścieków oczyszcza się w województwie śląskim.
Do oceny jakości wód podziemnych stosuje się kryterium dopuszczalnych wskaźników fizyko – chemicznych w klasach czystości. Określone one są w „Klasyfikacji jakości wód podziemnych dla potrzeb monitoringu” opracowanej przez Inspekcje Ochrony Środowiska w 1993 roku. Do klasy Ia zalicza się wody o składzie zbliżonym do naturalnego; do klasy Ib zalicza się wody spełniające warunki wody do picia pod względem fizycznym i chemicznym; do klasy II zalicza się wody zanieczyszczone w średnim stopniu; do klasy III zalicza się wody silnie zanieczyszczone. Podział ten został stworzony na bazie ilościowego udziału wskaźnika w wodzie. Jeżeli występowało wysokie stężenie wodę klasyfikowano do grupy III. Niedopuszczalne jest przekroczenie granicznych wskaźników o charakterze toksycznym. Monitoring wód powierzchniowych i podziemnych jest właściwy kiedy wyznaczone są miejsca pobierania próbek, badania robione są z odpowiednią częstotliwością i zakresem, wybrane są elementy jakościowe, badania są wykonane przez Głównego Inspektora Ochrony Środowiska oraz wszystkie zebrane dane zostaną odpowiednio spisane i zinterpretowane.
Wody powierzchniowe sklasyfikowane są na 5 typów z uwzględnieniem jakości tych wód – A1, A2, i A3. Klasa I – wody o bardzo wysokiej jakości (spełnia wszystkie kryteria przydatności do spożycia przez ludzi, w przypadku uzdatniania odbywa się to metodą przeznaczoną dla A1; brak wskaźników charakterystycznych dla działań człowieka). Klasa II – wody dobrej jakości (spełnia większość kryteriów przydatności do spożycia przez ludzi, w przypadku uzdatniania odbywa się to metodą przeznaczoną dla A2; niewielki udział wskaźników charakterystycznych dla działań człowieka). Klasa III – wody zadowalającej jakości (spełnia kryteria przydatności do spożycia przez ludzi, w przypadku uzdatniania odbywa się to metodą przeznaczoną dla A2; umiarkowany udział wskaźników charakterystycznych dla działań człowieka). Klasa IV – wody niezadowalającej jakości (spełnia kryteria przydatności do spożycia przez ludzi, w przypadku uzdatniania odbywa się to metodą przeznaczoną dla A3; duży udział wskaźników charakterystycznych dla działań człowieka wywołał zmiany jakościowe i ilościowe w populacjach biologicznych). Klasa V – wody złej jakości (nie spełnia kryteriów przydatności do spożycia przez ludzi; duży udział wskaźników charakterystycznych dla działań człowieka wywołał zanik występowania części populacji biologicznych).
Wskaźniki jakości wód powierzchniowych to wskaźniki fizyczne, tlenowe, biogenne, zasolenia, zanieczyszczeń przemysłowych, biologiczne, mikrobiologiczne i metale (w tym metale ciężkie). Do wskaźników fizycznych zaliczamy temperaturę (22...
WiatremCzesana