1. Міграція нітратів.

 Нітрати – це солі азотної (NaNO₃), а нітрити – азотистої (NaNO₂) кислот. Нітрати і молекулярний азот (N₂) є в навколишньому середовищі (повітрі, воді, грунті), в продуктах харчування внаслідок кругообігу азоту в природі. Міграція нітратів підпорядковується механізмам міграції всіх хімічних елементів за трофічними ланцюгами (рис. 1):

Грунт та поживна  вода  рослини і тварини  переробка сільськогосподарської сировини людина

Основним напрямком міграції нітратів та нітритів є залучення у трофічні ланцюги, в основному, з грунту. В грунті нітратів більше, ніж в інших середовищах, у з’язку з внесенням у нього мінеральних та органічних добрив, потраплянням відходів переробки сировини різними підприємствами, спаленням нафти та ін. З грунтів нітрати проникають у воду і рослини, а з водою і продуктами рослинництва – в організм тварин і людини. У грунти нітрати потрапляють також через дощову воду, яка фіксує сполуки азоту з повітря. Особливо цими сполуками дощова вода збагачується у регіонах з розвиненою промисловістю внаслідок викидання в повітря відпрацьованих газів і кисневих сполук азоту.

При розщепленні білків та інших азотистих сполук, що є в грунті, виділяється амоній, який також утворюється з молекулярого азоту за допомогою азотфіксуючих бактерій. Амоній за допомогою ферментів нітрифікуючих бактерій окислюється до нітратів. Ферменти денітрифікуючих бактерій перетворюють нітрати в азот, який потрапляє знову в повітря. Отже, азот потрапляє в грунт з повітря, азотними добривами, відходами виробництва, амонійними і азотними солями дощової та поливної води.

Органічний азот у грунті може гідролізуватись і перетворюватись у мінеральний азот, частка якого становить 5% загального вмісту. Цей азот у грунті знаходиться у вигляді катіону NH₄⁺ і аніону NO₃^- , які всмоктуються рослинами через коріння. Мінеральні форми азоту за допомогою ферментів рослин і мікроорганізмів у корінні, стеблах та листі перетворюються в органічні азотні сполуки – кето- і амінокислоти, а останні – в білки і хлорофіл. У тому випадку, коли в грунті незначна кількість азоту і рослини встигають перетворити його в органічні азотні сполуки в них накопичується дуже мало нітратів. При надмірній кількості добрив тільки 30-50% нітратів перетворюється в корінні на інші сполуки, а решта надходить у стебло, листя, плоди і там відкладається.

На накопичення нітратів у продуктах рослинного походження впливають різні фактори , серед яких можна виділити слідуючі:

1) надмірна кількість азотних добрив, порушення технології їх внесення та незбалансованість за основними макро- і мікроелементами;

2) тип грунту та його висока вологість;

3) низька освітленість та коливання температури;

4) біологічні особливості культур і сортів;

5)технологія виробництва (загущеність посівів, засміченість, термін збирання врожаю, недосконалість розкидувачів).

Нітратна проблема пов’язана з надмірним використанням мінеральних добрив, хімізацією сільського господарства, погіршенням екології. Слід мати на увазі, що накопиченню нітратів сприяє також і надмірна кількість органічних добрив (гній, компост, торф та ін.). Добрива сприяють азотфіксації, активують діяльність грунтових бактерій, актиноміцетів, грибів, які руйнують рештки рослин і тварин, формуючи гумус. Більш перспективним є використання повільнодіючих азотних добрив, які являють собою гранули, вкриті спеціальними речовинами, що знижують розчинність їх у грунтах і надходять у рослини поступово. Зменшенню вмісту нітратів сприяє також багаторазове внесення азотних добрив під час вегетації та припинення підживлення за 1-2 місяця до збирання врожаю.

Досліджено, що на важких грунтах накопичується більше нітратів ніж на легких, що пояснюється високим поглинанням мінеральних форм азоту цими грунтами. При підвищені вологи у грунті (поливання) вміст нітратів зменшується (слід враховувати нітрати у воді). При поливі відбувається вимивання частини нітратів, тому полив доцільно проводити за 15 діб перед збиранням врожаю.

Встановлено, що при доброму освітленні вміст нітратів у два рази менший, ніж при поганому.

Окремі види рослин характеризуються різною здатністю накопичувати нітрати. Деякі овочі, плоди акумулюють дуже мало нітратів, інші можуть містити їх до 2,5% сухої маси. Можна стверджувати, що накопичення нітратів у плодах і овочах є нормальним фізіологічним явищем у зв’язку з тим, що азот (так само, як фосфор, калій) – це основа живлення рослин.

Отже, до грунту азот надходить за такими напрямками:

1) з повітря за допомогою бактерій;

2) з азотними добривами;

3) з відходами виробництва;

4) з амонійними та азотними солями дощової та поливної води.

За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я, добова норма нітратів становить 5 мг NaNO₃ на 1 кг маси тіла людини, або 300-325 мг.

Самі нітрати не токсичні. Потенційна токсичність їх зумовлена тим, що в надмірних кількостях в організмі людини вони перетворюються в нітрити, які спричиняють зміни стану здоров’я. Перетворення нітратів у нітрити відбувається під дією ферментів мікроорганізмів слинної залози, шлунку і кишок, звідки вони потрапляють у кров і тканини, після чого частина їх вступає в сполуки з іншими речовинами, а друга (50-80%) через 10-12 годин виходить з організму через нирки і сечовий міхур.

Нітрити діють на гемоглобін крові, внаслідок чого II-х валентне залізо (Fe²⁺) перетворюється III-х валентне (Fe³⁺). Гемоглобін перетворюється в метгемоглобін, який має темно-коричневе забарвлення. В організмі дорослої людини метгемоглобін завдяки ферментам червоних кров’яних тілець дорослої людини перетворюється знову в гемоглобін. У дітей до 1 року ферментна система не здатна “боротися” з нітратами, і вони хворіють метгемоглобінемією, яка характеризується темно-синім або фіолетовим забарвленням слизової оболонки і шкіри, зниженням кров’яного тиску, серцевою і легеневою недостатністю. Це захворювання спостерігається не тільки у немовлят, а й у дітей старшого віку і дорослих. Метгемоглобінемія у дорослих не має клінічних ознак.

Нітрати у високих концентраціях діють також на засвоєння вітаміну А, порушують діяльність щитовидної залози, серця, центральної нервової системи.

Небезпека збільшується від того, що від постійного надходження в організм навіть дуже незначних кількостей нітратів і нітритів утворюються ракові пухлини (на всіх органах, крім кісток).

Чутливість людей до нітратів зростає в умовах підвищеного вмісту в навколишньому повітрі оксидів азоту, окису і двоокису вуглецю. Навколишнє середовище дедалі більше забруднюється цими хімічними сполуками через викиди різних промислових підприємств, транспорту, стічні води тощо.

Засобами запобігання утворенню нітрозоамінів в організмі людини можуть бути зменшення вмісту нітратів і нітритів у продуктах харчування, особливо в плодоовочах препаратів, спеціальна дієта, яка включає такі компоненти їжі, як піктин, клітковину, вітамін Є у певних співвідношеннях.

 

Рис. 1 – Схема міграції нітратів у ланцюгах живлення.