CC BY
5в
естник АПК
Экология
-№ 2(18), 2015 =
УДК 502.12:635.1/.8 (470.630-25)
225
Костенко Е. А., Лысенко И. О. Kostenko E. A., Lysenko I. O.
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА ПРИ УПОТРЕБЛЕНИИ В ПИЩУ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР, ВЫРАЩЕННЫХ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ЗОНЕ Г. СТАВРОПОЛЯ
ENVIRONMENTAL RISK ASSESSMENT BY EATING VEGETABLE CROPS GROWN IN THE AGRICULTURAL ZONE OF STAVROPOL
Статья посвящена оценке экологического риска возникающего в результате употребления человеком в пищу овощей, выращенных в открытом грунте сельскохозяйственной зоны г. Ставрополя.
Актуальность исследования заключается в том, что в настоящее время дачно-приусадебные хозяйства расположенные в черте города становятся «садом-огородом» из которого можно получить пищевые продукты для личного употребления в пищу. В связи с этим, остается серьезной проблемой обеспечение экологической безопасности сельскохозяйственной продукции, выращиваемой в черте города на территориях, подверженных всестороннему техногенному воздействию. Сложившаяся ситуация обусловливает необходимость контроля экологической безопасности выращиваемой продукции и разработки технологий возделывания, обеспечивающих получение экологически безопасной продукции в условиях загрязнения окружающей среды.
Для достижения поставленных целей проводили отбор проб овощной продукции (морковь обыкновенная (Daucus carota L.) - семейство зонтичные (Apiumaceae) и свекла столовая (Beta vulgaris L.) - семейство маревые (Chenopodiaceae), выращенной на территории дачно-садоводческих товариществ г. Ставрополя. Отобранные пробы овощей использовались для проведения физико-химических исследований.
В статье приведен подробный анализ полученных результатов. Установили, что в большинстве исследуемых дачно-садоводческих товариществ г. Ставрополя содержание Zn, Pb и Cu не превышает ПДК. Только в овощах, выращенных на территории ДСТ «Биолог» содержание Cd в свекле и моркови превышало ПДК в 2,3 и 1,6 раза соответственно. На основе рассчитанного нами суммарного индекса опасности для исследуемых овощных культур установили, что суммарный риск угрозы здоровью населения, употребляющему в пищу овощи, выращенные в открытом грунте сельскохозяйственной зоны г. Ставрополя - минимальный, поскольку максимальное значение индекса опасности в самом загрязненном участке составило 0,16, что значительно меньше 1.
Ключевые слова: экологический риск, тяжелые металлы, сельскохозяйственная зона города, загрязнение продуктов питания, токсиканты, индекс опасности.
The article is devoted to the evaluation of the environmental risk resulting from the use of man for food vegetables grown in the open ground of the agricultural zone, Stavropol.
The relevance of the study lies in the fact that at the present time cottage-farms located in the city become a "garden-garden" from which you can get food for personal consumption. In this regard, remains a serious problem of ecological safety of agricultural products grown within the city limits in areas prone comprehensive anthropogenic influence. This situation necessitates the control of ecological safety of products grown and development of cultivation technologies that provide environmentally safe products in terms of environmental pollution.
To achieve these goals conducted sampling of vegetables (ordinary carrot (Daucus carota L.) of the family Umbelliferae (Apiumaceae) and beet (Beta vulgaris L.) is the Chenopodiaceae family (Chenopodiaceae), grown in the territory of country-horticultural society, Stavropol. Samples of vegetables were used to assess the physico-chemical studies.
The article provides a detailed analysis of the results. Found that in most of the investigated country-horticultural society, Stavropol the content of Zn, Pb and Cu does not exceed the MPC. Only in vegetables grown on site RBE "Biologist" Cd content in the beets and carrots exceeded the EQS 2.3 and 1.6 times respectively. On the basis of the calculated total risk index for the studied vegetable crops found that the overall risk of danger to public health, eat vegetables grown in the open ground of the agricultural zone, Stavropol - minimal, since the maximum value of the hazard index in the most polluted area amounted to 0.16, which is much less than 1.
Key words: environmental risk, heavy metals, agricultural area of the city, food contamination, toxicants, hazard index.
Костенко Елена Александровна -
аспирант кафедры экологии и ландшафтного строительства
Ставропольский государственный аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: 8-905-469-68-95
E-mail: [email protected]
Лысенко Изольда Олеговна -
доктор биологических наук, доцент кафедры экологии и ландшафтного строительства
Ставропольский государственный аграрный университет
г. Ставрополь
Тел. 8(8652) 71-72-50
E-mail: [email protected]
Kostenko Elena Alexndrovna -
PhD student of the Department of Ecology and Landscape Construction Stavropol State Agrarian University Stavropol
Tel.: 8-905-469-68-95 E-mail: [email protected]
Lysenko Izolda Olegovna -
Doctor in Biology, Docent of the Department of Ecology and Landscape Construction Stavropol State Agrarian University Stavropol
Tel.: 8(8652) 71-72-50 E-mail: [email protected]
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
В настоящее время дачно-приуса-дебное хозяйство, даже в черте города, стало для многих не только местом отдыха, но и «садом-огородом» с которого можно получить пищевые продукты для собственного пользования.
В связи с этим, остается серьезной проблемой обеспечение экологической безопасности сельскохозяйственной продукции, выращиваемой в черте города на территориях, подверженных всестороннему техногенному воздействию. Сложившаяся ситуация обусловливает необходимость контроля экологической безопасности выращиваемой продукции и разработки технологий возделывания, обеспечивающих получение экологически безопасной продукции в условиях загрязнения окружающей среды (Коновалов С.Н., 2012; Костенко Е.А., 2012).
Тяжелые металлы представляют собой одну из приоритетных групп загрязнителей, участвующих в геохимических круговоротах и попадающих в организм растений, животных и человека. Накапливаться тяжелые металлы в растительных организмах могут как внутри тканевых структур, так и на поверхности органов. В связи с этим, растения являются не только промежуточным звеном в цепях питания, но и накопителями поллютантов. Через них ТМ мигрируют из почвенной, водной и воздушной сред в живые организмы, в том числе и человеческие (Островерхова Е.А., Лысенко И.О., 2010; Воскресенский В. С., Воскресенская О. Л., 2011; Островерхова Е.А., 2011; Воскресенская О.Л., Воскресенский В.С., Алябышева Е.А., 2013). При этом количество металлов, переходящее с одного трофического уровня на другой, зависит от множества факторов.
Являясь участниками биогеохимических круговоротов, тяжелые металлы создают определенные экологические риски для человека, влияя на качество сельскохозяйственной продукции (Костенко Е.А., Лысенко И.О., 2012). Последствиями токсического воздействия тяжелых металлов становятся как функциональные нарушения, так и структурные (мутации), приводящие к росту заболеваемости и увеличению смертности населения.
Поэтому, одной из наиболее важных тенденций в изучении и оценке воздействия токсичных веществ на здоровье человека и состояние окружающей его среды является рассмотрение комплекса эффектов, возникающих при техногенном загрязнении природных объектов (Хар-ченко С. Г., 2009; Хотько Н. И., 2010).
Среди тяжелых металлов приоритетное значение имеет загрязнение пищевых продуктов свинцом, кадмием, ртутью и мышьяком. Данные соединения, как правило, поступают в растения (в т.ч. овощи и зерновые) из загрязненной почвы и далее переходят в организм животного (крупный и мелкий рогатый скот), в конечном итоге попадая к человеку (Lee M.-L., 2013; До-смагамбетова Р. С., Турмухамбетова А. А., Тере-хин С. П., Калишев М. Г., 2014). Наиболее часто
при употреблении тяжелых металлов происходит поражение печени и почек с нарушением их функции, а также пищеварительной, нервной и кроветворной систем, что проявляется неврологической симптоматикой (дрожание рук, речевые расстройства, головные боли и пр.) и снижением количества форменных элементов крови (WHO/IPCS, 1999).
Цель работы: на основе расчета индекса опасности оценить экологический риск для человека от потребления в пищу овощных культур, выращенных в сельскохозяйственной зоне г. Ставрополя.
Характеристика объектов исследования: Изучали содержание тяжелых металлов (Pb, Cd, Cu, Zn) в овощах, наиболее типичных для выращивания на территории дачно-садоводческих товариществ: морковь обыкновенная (Daucus carota L.) - семейство зонтичные (Apiumaceae) и свекла столовая (Beta vulgaris L.) - семейство маревые (Chenopodiaceae). Сельскохозяйственная зона г. Ставрополя, в пределах которой проводились исследования охватывает северную, восточную и частично южную окраины города.
Методики исследования: Пробы овощей отбирали точечными пробами по диагонали, через равные расстояния, в трёх точках, массой около 1 кг. Точечные пробы располагали на хол-щевом полотне, смешивали и делили на три части по размеру корнеплода (крупные, средние и мелкие). От каждой группы отбиралось 20 % культурных овощей, общей массой 1 кг. Пробу упаковывали и этикетировали. На этикетке указывали место отбора пробы, название культуры, массу образца, дату отбора пробы (ГОСТ 17.4.3.01-83).
Исследования проводились на базе лаборатории Экологического мониторинга СтГАУ в период сбора урожая овощных культур 2014 г. вольтамперометрическим методом. Пробы овощей отбирали на территории 7 дачно-садоводческих товариществ, расположенных в разных частях сельскохозяйственной зоны города: «Биолог» - юго-восточная зона; «Березка» - северо-восточная зона; «Арония» -северо-западная зона; «Дружба» юго-западная зона; «Росгипрозем» - юго-западная зона; «Горка» - северо-восточная зона; «Колос» - северозападная зона. Кроме семи ключевых участков, расположенных в пределах сельскохозяйственной зоны г. Ставрополя отбор проб производился и на территории фонового участка, которым стала территория х. Грушевый.
Минерализацию растительных проб проводили методом сухого озоления (Методичесие указания по..., 1992).
Индекс опасности определяли, используя формулу 1: m
HQ = m (1)
HD
где m - среднесуточное поступление токсиканта с пищей на 1 кг массы тела человека;
HD - пороговая мощность дозы.
в
№ 2(18), 2015
Экология
227
Среднесуточное поступление токсиканта с пищей - по формуле 2:
С • М • Тр
т =--, (2)
Р • Т
где С - концентрация токсиканта в пищевом продукте, мг/кг; М - количество продукта, потребляемого за один год; Тр - количество лет, в течение которых потребляется рассматриваемый продукт; Р - средняя масса тела взрослого человека, принимаемая равной 70 кг; Т -усредненное время воздействия токсиканта (или средняя продолжительность возможного воздействия токсиканта за время жизни человека), принимаемое равным 30 годам (10 950 суток) (Руководство по оценке риска..., 2004).
Поскольку, изучаемые тяжелые металлы присутствуют в овощах одновременно, то полный индекс опасности HQt расчитывали как сумму индексов опасности отдельных токсикантов в моркови и свекле в целом.
Результаты оценивали исходя из того, что если HQ<1, риска угрозы здоровью нет. Если HQ> 1, то существует опасность отравления.
Результаты исследований.
Для определения концентрации токсиканта в пищевом продукте, проводили оценку содержания тяжелых металлов в овощах, выращенных в открытом грунте дачно-садоводческих товариществ сельскохозяйственной зоны г. Ставрополя (морковь обыкновенная и свекла столовая).
Таблица 1 - Содержание тяжелых металлов в овощах, выращенных на территории дачно-
садоводческих товариществ г. Ставрополя
Место отбора пробы Содержание тяжелых металлов, мг/кг
гп Сс1 РЬ Си
Морковь
ДСТ «Горка» 4,09 0,017 0,42 4,24
ДСТ «Колос» 5,03 0,018 0,4 4,1
ДСТ «Биолог» 5,41 0,05 0,49 2,4
ДСТ «Дружба» 6,02 0,014 0,31 3,6
ДСТ «Арония» 4,23 0,017 0,36 3,8
ДСТ«Росгипрозем» 4,5 0,016 0,4 4,02
ДСТ «Березка» 4,9 0,012 0,27 3,02
Контроль х. Грушевый 3,75 0,01 0,21 2,14
Свекла
ДСТ «Горка» 3,91 0,017 0,33 3,8
ДСТ «Колос» 5,01 0,019 0,35 4,02
ДСТ «Биолог» 6,1 0,07 0,38 4,23
ДСТ «Дружба» 6,8 0,017 0,26 2,9
ДСТ «Арония» 4,3 0,018 0,28 3,2
ДСТ«Росгипрозем» 4,7 0,015 0,31 3,5
ДСТ «Березка» 4,8 0,013 0,24 2,8
Контроль х. Грушевый 3,02 0,01 0,2 2,3
ПДК 10,0 0,03 0,5 5
Установили, что содержание Zn, РЬ и Си в исследуемых овощах не превысило ПДК не на одном из участков. Содержание СС в свекле (0,07 мг/кг) и моркови (0,05) , выращенной на территории ДСТ «Биолог» превышало ПДК в 2,3 и 1,6 раза соответственно.
По данным Всемирной организации здравоохранения и НИИ питания РАМН человеку требуется не менее 139 кг овощей в год, из них моркови и свеклы столовой по 6 - 10 кг. Время, в течение которого человек употреблял овощи, выращенные на изучаемых территориях ДСТ принимали в среднем за 10 лет.
Согласно «Руководству по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду» (2004), при расчете нагрузки исходили из того, что частота воздействия составляет 365 дней, продолжительность воздействия для взрослых - 30 лет. Масса тела для взрослого населения принималась за 70 кг.
На основе полученных данных, рассчитали среднесуточное поступление в организм человека токсикантов с овощами, выращенных на исследуемой территории, табл. 2.
Таблица 2 - Среднесуточное поступление токсиканта в организм человека (т, мг/кг)
Место отбора пробы Среднесуточное поступление токсиканта в организм человека (т, мг/кг)
гп СС РЬ Си
Морковь
ДСТ «Горка» 0,195 0,00081 0,02 0,202
ДСТ «Колос» 0,24 0,00086 0,019 0,195
ДСТ «Биолог» 0,26 0,0024 0,023 0,114
ДСТ «Дружба» 0,286 0,00066 0,015 0,171
ДСТ «Арония» 0,201 0,00081 0,017 0,181
ДСТ«Росгип-розем» 0,214 0,00076 0,019 0,191
ДСТ «Березка» 0,233 0,00057 0,013 0,144
Контроль х. Грушевый 0,178 0,00047 0,01 0,102
Свекла
ДСТ «Горка» 0,186 0,00081 0,0157 0,181
ДСТ «Колос» 0,238 0,0009 0,0166 0,191
ДСТ «Биолог» 0,29 0,0033 0,0181 0,201
ДСТ «Дружба» 0,324 0,00081 0,0124 0,138
ДСТ «Арония» 0,205 0,00086 0,013 0,152
ДСТ«Росгип-розем» 0,224 0,0007 0,015 0,166
ДСТ «Березка» 0,228 0,00062 0,0114 0,133
Контроль х. Грушевый 0,144 0,00047 0,0095 0,109
Полученные результаты свидетельствуют о наличии риска для здоровья населения, в случае употреблении в пищу свеклы и моркови, выращенных на территории дачно-садоводческого товарищества «Биолог». В почвах данной территории зафиксированы максимальные значения концентраций СС (морковь - 0,024 мг/кг,
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
свекла 0,033 мг/кг) и РЬ (морковь - 0,023 мг/кг, свекла - 0,0181 мг/кг).
Определяли индекс опасности (HQ) овощей для каждого токсиканта. Данные представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Индекс опасности свеклы и моркови, выращенных на территории сельскохозяйственной зоны г. Ставрополя
Данные таблицы 3 свидетельствуют о том, что максимальные значения индекса опасности для Cd и Pb были зафиксированы на территории дачно-садоводческого товарищества «Биолог». Для того чтобы оценить комплексный вред здоровью при одновременном употреблении в пищу овощей, рассчитали полный индекс опасности (HQt), рис.1.
Литература
1. Воскресенская О. Л., Воскресенский В. С., Алябышева Е. А. Накопление тяжелых металлов почвой и растениями в местах сбора и временного хранения твердых бытовых отходов // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 2. URL: www.science-education.ru/108-8659 (дата обращения: 27.01.2015).
2. Воскресенский В. С., Воскресенская О. Л. Влияние факторов городской среды на функциональное состояние древесных растений : монография. Йошкар-Ола: Мар. гос. ун-т, 2011. 195 с.
3. Экологические риски и здоровье населения / Р. С. Досмагамбетова, А. А. Турму-хамбетова, С. П. Терехин, М. Г. Калишев // Медицина и экология. 2014. С. 5-10.
4. Коновалов С. Н., Петрова В. И., Овчинникова И. Н. Проблемы экологически безо-
0,04 0,02
О -1-1-1-1-1-1-1-1
Рисунок 1 - Полный индекс опасности (HQt)
Из рисунка 1 видно, что максимальное значение полного индекса опасности от одновременного употребления в пищу, свеклы и моркови не превышает 1. Следовательно, можно предположить, что употребление овощей выращенных на территории исследуемых дачно-садоводческих товариществ г. Ставрополя не причинит вреда здоровью человека при употреблении впищу данной продукции.
Выводы.
1. Установили, что в большинстве исследуемых ДСТ г. Ставрополя содержание Zn, Pb и Cu не превышает ПДК. Только в овощах, выращенных на территории ДСТ «Биолог» содержание Cd в свекле и моркови превышало ПДК в 2,3 и 1,6 раза соответственно.
2. На основе рассчитанного нами суммарного индекса опасности для исследуемых овощных культур установили, что суммарный риск угрозы здоровью населения, употребляющему в пищу овощи выращенные в открытом грунте сельскохозяйственной зоны г. Ставрополя - минимальный, поскольку максимальное значение индекса опасности в самом загрязненном участке составило 0,16, что значительно меньше 1.
References
1. Resurrection O. L., resurrection C. S., Alabysheva E. A. Accumulation of heavy metals in soil and plants in the collection and temporary storage of solid waste // Modern problems of science and education. - 2013. No. 2; URL: www.science-education.ru/108-8659 (date of access: 27.01.2015).
2. Resurrection C. C., O. Voskresenskaya L. the Influence factors of the urban environment on the functional state of woody plants: a monograph. - Yoshkar-Ola: Mar. state University, 2011. - 195 p.
3. Dosmagambetova R. S., Turmuhambetova A. A., Terekhin S. P., Kalishev M, Environmental risks and human health // quarterly scientific journal «Medicine and ecology». Kuban state medical University, Karaganda, 2014. - P. 5 - 10.
4. Konovalov, S. N., Petrov, C. I., Ovchinnikov, I. N. The environmentally sound gardening
Место отбора пробы Индекс опасности, HQ
Zn Cd Pb Cu
Морковь
ДСТ «Горка» 0,0195 0,027 0,04 0,04
ДСТ «Колос» 0,024 0,028 0,038 0,039
ДСТ «Биолог» 0,026 0,08 0,046 0,0228
ДСТ «Дружба» 0,0286 0,022 0,03 0,034
ДСТ «Арония» 0,0201 0,027 0,034 0,036
ДСТ«Росгипрозем» 0,0214 0,025 0,038 0,038
ДСТ «Березка» 0,0233 0,019 0,026 0,029
Контроль х. Грушевый 0,0178 0,0156 0,02 0,0204
Свекла
ДСТ «Горка» 0,0186 0,027 0,031 0,036
ДСТ «Колос» 0,0238 0,03 0,033 0,038
ДСТ «Биолог» 0,029 0,11 0,036 0,04
ДСТ «Дружба» 0,0324 0,027 0,025 0,027
ДСТ «Арония» 0,0205 0,028 0,026 0,03
ДСТ«Росгипрозем» 0,0224 0,023 0,03 0,033
ДСТ «Березка» 0,0228 0,02 0,023 0,026
Контроль х. Грушевый 0,0144 0,015 0,019 0,022
в
№ 2(18), 2015
Экология
229
пасного садоводства в системе мегаполиса // Современные проблемы биологии, экологии и химии : материалы III Между-нар. науч.-практ. конф. «Сучасш проблеми бюлогИ, екологИ та х1мИ» (11-13 мая 2012 г.) / Запорожский национальный университет. Запорожье, 2012. С. 401-402.
5. Костенко Е. А, Лысенко И. О. Оценка содержания тяжелых металлов на территории агротехногенной зоны г. Ставрополя // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2012. № 80(06) С. 431-440. URL: http:// ej.kubagro.ru/2012/06/pdf/36.pdf.
6. Островерхова Е. А., Лысенко И. О. Агро-экологическая оценка действия тяжелых металлов в системе почва-растение на фоне применения различных систем удобрений // Современные проблемы сбалансированного природопользовании : материалы V науково-практично1 конференцИ «Сучасш проблеми зба-лансированого природокористування» (25-26 ноября 2010 г.) / Подольский государственный аграрно-технический университет. Подольск, 2010. С. 218-220.
7. Островерхова Е. А. Особенности миграции тяжелых металлов в системе почва-растение // Проблемы экологической безопасности и сохранение природно-ресурсного потенциала : сб. материалов III Междунар. науч.-практ. конф. Ставрополь, 2011. С. 199-201.
8. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду Р 2.1.10.1920-04 (Утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 05.03.2004).
9. Харченко С. Г. Анализ рисков окружающей
среды // Вопросы анализа риска. 2009. № 1-2. С. 92-105.
10. Хотько Н. И. Химическая безопасность РФ в современных условиях // Сб. III науч.-практ. конф. СПб, 2010. С. 145-148.
11. Lee M.-L. Risk Assessment and Evaluation of Predictions. NY : Springer, 2013. 446 p.
12. WHO/IPCS. Environmental health Criteria 210: Principles for the Assessment of Risk to Human Health from Exposure to Chemicals. World Health Organization, International Program on Chemical Safety. Geneva, 1999. 322 р.
in the system of the metropolis, Mat. The III international. N. the practice. proc. «Modern problems Balog, Ecolog CHM» // «Modern problems of biology, ecology and chemistry»/, 11 - 13 may 2012, Zaporizhzhya national University, Zaporizhzhya, 2012. - P. 401 - 402.
5. Kostenko E. A., Lysenko, I. O. Assessment of heavy metals on the territory of agrotechnology zone, Stavropol // Multisubject network electronic scientific journal of the Kuban state agrarian University (Scientific journal of Kuban state agrarian University) [Electronic resource]. Krasnodar: Kuban State Agrarian University, 2012. No. 80(06). - P. 431 - 440. Mode of access: http://ej.kubagro.ru/2012/06/pdf/36.pdf.
6. Ostroverkhova E. A., Lysenko Acting Agro-ecological assessment of the effect of heavy metals in the system soil-plant on the background of the application of different systems of fertilizer // Mat.V Naukova-practice Konferenz «Modern problems sbalansirovannogo the environmental Sciences» // «Modern problems of balanced nature» /, 25 - 26 November 2010, Podolsky state agrarian technical University, Podolsk, 2010. - P. 218 - 220.
7. Ostroverkhova E. A. Features of migration of heavy metals in the system soil-plant // Problems of ecological safety and the preservation of natural resources : collection of materials of the III international. nauch.-practical use. proc. Stavropol, 2011. - P. 199 - 201.
8. The risk assessment guidance for public health when exposed to chemicals, polluting R 2.1.10.1920-04 (Appr. Chief state sanitary doctor of the Russian Federation 05.03.2004).
9. Kharchenko S. Analysis of environmental risk // the Questions of risk analysis. - 2009. - №1 - 2. - P. 92 - 105.
10. Khotko N. I. Chemical security of the Russian Federation in modern conditions // Sat. III.-practical use. proc. - SPb, 2010. - P. 145 -148.
11. Lee M.-L. Risk Assessment and Evaluation of Predictions. - NY: Springer, 2013. - 446 p.
12. WHO/IPCS. Environmental health Criteria 210: Principles for the Assessment of Risk to Human Health from Exposure to Chemicals. World Health Organization, International Program on Chemical Safety. - Geneva, 1999. - 322 p.
