Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Нитраты в овощах и картофеле южной зоны Амурской области

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Нитраты в овощах и картофеле южной зоны Амурской области"

На правах рукописи

Стокоз Светлана Владимировна

НИТРАТЫ В ОВОЩАХ И КАРТОФЕЛЕ ЮЖНОЙ ЗОНЫ АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

03.02.08 - экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

з окт т

005534173

Владивосток - 2013

005534173

Работа выполнена на кафедре «Экология, почвоведение и агрохимия» ФГБОУ ВПО «Д альневосточный государственный аграрный университет»

Научный руководитель

Козлова Анна Борисовна

кандидат биологических наук, доцент

Официальные оппоненты

Синельников Эдуард Павлович доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры «Земледелие и растениеводство» института земледелия и природообустройства ФГОУ ВПО «Приморская государственная сельскохозяйственная академия»

Ковековдова Лидия Тихоновпа

доктор биологических наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории прикладной экологии и токсикологии ФГУП «Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр» (ТИНРО-центр)

Ведущая организация

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Биолого-почвенный институт» Д альневосточного отделения Российской академии наук (БПИ ДВО РАН)

Защита состоится «26» октября 2013 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.056.02 при ФГАОУ ВПО «Дальневосточный федеральный университет» по адресу: 690091, г. Владивосток, ул. Октябрьская, 27, ауд. 435

Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 690091, г. Владивосток, ул. Октябрьская, 27, каб. 417, кафедра экологии ШЕН ДВФУ.

Факс (423) 245-94-09 E-mail: marineecology@rambler.ru, res-water@yandex.ru

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ФГАОУ ВПО «Д альневосточный федеральный университет»

Автореферат размещён на сайтах: http://vak2.edgov.ru/catatogue и http://uml. wl.dvgu.ru

Автореферат разослан « 24 » сентября 2013 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук Ю.А. Галышева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Лктгуальцость темы. В настоящее время продолжает оставаться актуальной проблема загрязнения окружающей среды и растениеводческой продукции нитратами и нитритами, которые являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в сельскохозяйственном производстве.

Для растений роль нитратов, как поставщиков азота для синтеза белка является превалирующей в их минеральном питании. Однако несоблюдение агротехнических и агрохимических мероприятий приводит к избыточному накоплению их в растениях, что в сочетании с нитратами воды и других продуктов питания создает значительную нагрузку на организм человека, отражаясь на состоянии его здоровья, вызывая серьезные нарушения многих систем организма: иммунной, эндокринной, сердечно-сосудистой, нервной (Дерягина В.П., Реутов В.П. Экологические аспекты патофизиологии, связанные с нит-ратно-нитритным загрязнением окружающей среды/ Материалы I Российского конгресса по патофизиологии. М., 1996. С. 239; HealesSJ.R,BakerJ.E., Stewart V.S. Nitric oxide, eneigy metabolism and neurologic disease: Biochem. Soc. Transact 1997. Vol. 25. P. 939-943; Kredba V., Pokorna P., Smsky P. Sodium nitrite poisoning in neonate Cas Lek Cesk, 2003.142 (1). P. 43-45; Ozmen O., MorF., Ayhan U. Nitrate poisoning in cattle fen Chenopodium album hay: Vet Hum Toxicol, 2003. Mar, 45 (2). P. 83-84; Стожаров A.H. Медицинская экология: учеб. пособие. Минск: Высш. шк., 2007. 368с.).

В результате проводимых реформ в Российской Федерации произошли коренные изменения в структуре категорий овощеводческих и картофелеводческих хозяйств, производство данных культур сместилось в личные приусадебные (ЛПХН) и крестьянско-фермерские хозяйства (КФХ), в которых производится до 70,7 и 10,1% овощей соответственно. В настоящее время примерно 100 млн. россиян питается с частного огорода (Ще-горец О.В. Амурский картофель. Благовещенск: ООО «Издательская компания «РИО», 2007. С. 13; Минаков И.А. Развитие овощеводства в Российской Федерации / Экономика и развитие агропродовольственных рынков. Вестник МичГАУ, №2.2009. С.65-70). Специализированные органы не проводят контроля качества продукции, выращенной в личных подсобных хозяйствах населения.

О фактах избыточного накопления нитратов в овощной продукции и картофеле, выращиваемых в южной зоне Амурской области, сообщалось в работах Т.Г. Курдиной (1988), Г.В. Бруенкова (1988), А.Б. Козловой (2004), однако систематических наблюдений содержания нитратов не проводится (Курдина Т.Г. Влияние удобрений на накопление нитратов и изменение качества продукции // Применение средств химизации в земледелии Амурской области и проблемы повышения их эффективности. Благовещенск, 1988. С. 61-64; Бруенков Г.В. Влияние средств химизации на содержание нитратов в продукции растениеводства // Применение средств химизации в земледелии Амурской области и проблемы повышения их эффективности. Благовещенск, 1988. С. 64-67; Козлова А.Б. Нитраты и экологическая безопасность. Благовещенск: Изд. Даль ГАУ 2004.110 с.).

В связи с этим контроль содержания нитратов в растениеводческой продукции является актуальным и имеет важное практическое значение. Оценка уровня накопления нитратов позволит составить представление о количественном их поступлении в организм человека и возможном негативном влиянии.

Цель и задачи исследования: Оценить содержание нитратов в овощах и картофеле, поступающих в торговую сеть г. Благовещенска, и рассчитать уровень нитратной нагрузки на организм человека в разные сезоны года.

Для достижения цели предстояло решить следующие задачи:

1. Провести сезонный и межгодовой мониторинг содержания нитратов в овощах и картофеле, реализуемых в торговой сети г. Благовещенска.

2. Проанализировать объемы производства картофеля и овощей в Амурской области.

3. Выявить влияние почвенно-климатических факторов на накопление нитратов в продукции растениеводства.

4. Рассчитать уровень нитратной нагрузки на организм жителей г. Благовещенска в разные сезоны года.

Научная новизна. Впервые в условиях Амурской области проведен мониторинг содержания нитратов в овощах и картофеле, потребляемых жителями г. Благовещенска в разные сезоны года. Дана оценка влияния погодных условий и почвенных факторов на уровень накопления нитратов в продукции растениеводства. Рассчитана суммарная суточная нитратная нагрузка на организм жителей г. Благовещенска в зависимости от сезона года и технологии переработки растениеводческой продукции.

Практическое значение. Полученные данные Moiyr быть основой для дальнейшего проведения мониторинга содержания нитратов в растениеводческой продукции и контроля нитратной нагрузки на организм жителей города. Результаты исследований могут быть использованы в системе социально-гигиенического контроля Амурской области; для разработки нормативов питания взрослого населения, детей в дошкольных и школьных учреждениях в зависимости от сезона года и технологии переработки продукции; в учебном процессе при подготовке студентов по направлениям 110400 «Агрономия»'и 110100 «Агрохимия и агропочвоведение».

Защищаемые положения:

- в торговую сеть г. Благовещенска поступает до 30% овощей и картофеля с повышенным содержанием нитратов;

- региональные почвенно-климатические условия способствуют накоплению нитратов в овощах и картофеле;

- жители г. Благовещенска, используя овощную продукцию с повышенным содержанием нитратов в летний, осенний и зимний периоды, могут подвергаться высокой нитратной нагрузке.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на региональной научно-практической конференции «Молодежь XXI века: шаг в будущее» (Благовещенск, 2007), общеуниверситетских тематических научных конференциях ДальГАУ (Благовещенск, 2008, 2009, 2010 гг.), первом Всеамурском съезде фермеров (Благовещенск, 2009); международных конференциях: «Современные проблемы регионального развития» (Биробиджан, 2010), «Экология и жизнь» (Пенза, 2010),VIII международной Биогеохимической Школе (Гродно, 2013); региональной научно-технической конференции «Взаимодействие научно-образовательных учреждений, бизнеса и власти» (Благовещенск, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 3 в журналах, рекомендованных Перечнем ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 167 страницах печатного текста, включает 19 таблиц, 46 рисунков. Приложения изложены на 20 страницах, содержат 17 таблиц. Работа состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций. Список литературы включает 255 источников, в том числе 51 инострмшых.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю К.6.Н., доценту А.Б. Козловой за неизменное внимание к работе и методическое руководство в процессе выполнения диссертационной работы; особую признательность автор выражает д.б.н., профессору A.B. Крылову и к-с.-х.н., доценту Н. Д. Кумсковой за ценные замечания и советы при обсуждении работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ВВЕДЕНИЕ

В разделе раскрыта актуальность темы, сформулирована цель и задачи исследования, отражена научная новизна и практическая значимость работы, положения, выносимые на защиту.

ГЛАВА 1. СОДЕРЖАНИЕ НИТРАТОВ В РАСТЕНИЕВОДЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ И ИХ НЕГАТИВНОЕ ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

В главе обосновано значение овощей и картофеля в питании человека. Показано состояние и проблемы отрасли овощеводства в Российской Федерации. Рассмотрена биологическая роль нитратов и факторы, влияющие на их накопление в растениеводческой продукции. Описаны источники и пути поступления нитратов в организм человека и их влияние на здоровье.

ГЛАВА 2. РАЙОН РАБОТ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Работа проводилась в южной зоне Амурской области (Рисунок1) с 2006 по 2011 гг. Результаты сгруппированы по сезонам «лето - осень - зима - весна».

Исследованы овощи и картофель, реализуемые в торговой сети города, выращенные на полях сельскохозяйственных предприятий (СХП), личных подсобных хозяйств населения (ЛПХН) области и импортируемые го КНР, а также почвы сельскохозяйственных предприятий и личных подсобных хозяйств населения. Проанализировано 2485 проб овощных культур, в том числе 619 картофеля, 533 моркови, 300 свеклы, 443 капусты, 304 и 286 огурцов и томатов; 65 образцов почв по 6 показателям плодородия (390 определений).

Образцы овощей и картофеля приобретались ежемесячно в течение всего года в торговой сети и несанкционированных торговых точках города. Выборку осуществляли согласно требованиям ГОСТ, объем выборки зависел от размеров партии. Место происхождения продукции устанавливалось по сертификату соответствия.

Для оценки влияния агрохимических показателей почв на накопление нитратов в растениях проводили одновременно отбор растительных и почвенных образцов согласно юстированным методикам. В СХП отбор образцов растительной продукции осуществлялся осенью, в ЛПХН в течение вегетационного периода непосредственно в поле «на корню». Образцы почв отбирали на глубину пахотного слоя (0-20 см) почвенным буром в 20-40 точках элементарных участков (3-10 га) через равные расстояния по диагонали участка. Отбор проводили в 30 ЛПХН и в типичных СХП южной зоны Амурской области, производящих продукцию, в том числе и для г. Благовещенска: в КФХ «СЕВ» на 12 производственных участках общей площадью 44 га., в КФХ «Рубан» на 20 участках, общей площадью 127 га, в КФХ «Шевель» на 12 участках, общей площадью104 га, в КФХ «Щегорец» на 5 участках общей площадью 3 га, в ООО «Авангард» на 5 производственных участках площадью от

10 до 20 га, общей площадью 90 га, ОПХ «ВНИИ сои» на трех участках, общей площадью 1,5 га.

В образцах почвы определяли гумус - методом И.В. Тюрина в модификации Б.А. Никитина, нитратный азот - методом ЦИНАО (ГОСТ 26951-91), обменный аммоний -методом ЦИНАО (ГОСТ 26489-90), подвижный фосфор и обменный калий методом А.Т. Кирсанова (ГОСТ 26207-89), сумму поглощенных оснований - комплексонометрическим методом (ГОСТ 26487-90), рН потенциалометрическим методом (ГОСТ 26483-90). Нитраты в овощах и картофеле определяли ионеметрическим методом по ГОСТ 29270-95.

____схп _ ЛПХН

Рисунок 1 - Район проведения исследования

Статистическую обработку проводили на ПК с использованием программы Microsoft Excel. Данные представлены в табличных и графических вариантах и выражены как средние величины с соответствующими стандартными отклонениями. Нитратную нагрузку рассчитывали по формуле Р.Д. Габовича и Л.С. Припутиной (1987). Химические анализы выполняли в агрохимической лаборатории факультета агрономии и экологии Дальневосточного государственного аграрного университета.

ГЛАВА 3. МОНИТОРИНГ СОДЕРЖАНИЯ НИТРАТОВ В ОВОЩАХ И КАРТОФЕЛЕ

Установлено, что в течение всего исследуемого периода в торговую сеть города поступала часть продукции, не соответствующая гигиеническим нормам: ее доля изменялась от 22 до 31% у амурских и от 21 до 30% - у китайских производителей (Рисунок 2).

% 40

2006-2007 гг.

2007-2008 гг. 2008-2009 гг. 2009-2010 гг.

пАг.турская ооласть окнр

2010-2011 гг

"'исунок 2 - Доля образцов растительной продукции с превышением ПДК нитратов в

годы исследований, %

Сезонный анализ амурской продукции показал, что наибольшее количество овощей с повышенным содержанием нитратов отмечается осенью, к весне доля их уменьшается (Рисунок 3).

% 70

Амурская область

2007-2008 гг. ипето

□ осень Взима овесна

Рисунок 3 - Доля образцов растительной продукции с превышением ПДК нитратов в

разные сезоны года, %

Так, к примеру, в осенний период 2006 г. 58% образцов не соответствовали гигиеническим требованиям, весной их количество было меньше в 3 раза и составляло 20%. Такая же закономерность отмечалась и в последующие годы. В летний и зимний периоды доля некачественных образцов была ниже, чем осенью.

В импортируемой продукции доля с повышенным содержанием нитратов, напротив, была выше весной и в разные годы изменялась от 31 до 42%. Осенью овощей, не соответствующих гигиеническим нормативам, было меньше, чем весной и зимой в 1,21,7 раза. В летний период доля некачественной продукции варьировала по годам от 17 до 33%.

Сравнение овощеводческой продукции по содержанию нитратов показало, что наибольшее их количество накапливается в свекле, капусте, моркови, картофеле. Именно эти овощи являются более употребляемыми в течение года. В огурцах, томатах, перце, баклажанах содержание нитратов было ниже.

При анализе капусты амурских производителей установлено, что в летний, осенний и зимний периоды всегда присутствовали образцы, не соответствующие гигиеническим требованиям, доля их варьировала от 25 до 67%. В весенний период таких образцов не было. Образцы импортной капусты с повышенным содержанием нитратов отмечались почти во все сезоны года, кроме лета 2006 г. и осени 2007, 2009 и 2010 гг., доля их составляла от 13 до 50% (Рисунок 4).

% 30

■ осень пзима

Рисунок 4 - Доля образцов капусты с превышением ПДК нитратов, %

Мониторинг содержания нитратов в капусте, выращенной в области, выявил, что средние их количества в летний и осенний периоды выше допустимых уровней (ПДК: 900 мг/кг - ранняя продукция и 500 мг/кг - поздняя), от 530 (осенью) до 1828 мг/кг (летом). Зимой в первые два года этот показатель также был выше ПДК -757 и 639 мг/кг, в последующие - не превышал допустимых значений. Максимальные концентрации нитратов в образцах в данные периоды по годам изменялись от 1007 мг/кг (1,1 ПДК) летом до 4935 мг/кг (5,5 ПДК) осенью (Рисунок 5).

мг/кг 6000

2000

' '1828

*947

1530

656.. Ю01

лето осень зима весна Среднее содержание нитратов, иг/кг ♦ 2006-2007 гг ■ 2007-2008 гг. ж 2008-2009 rr X 2009-2010 гг - 2010-2011 гг.-ПДК

Рисунок 5 - Диапазон содержания нитратов в капусте амурских производителей, мг/кг

В течение всего исследования отмечалось уменьшение средних величин содержания нитратов от лета к весне в 3-7 раз. Количество нитратов в капусте в весенний период было невысоким, максимальные значения не превышали допустимый уровень и по годам составляли 493; 209; 305; 427 и 289 мг/кг. Снижение содержания нитратов в процессе хранения вызвано тем, что в процессе биохимических реакций, под действием ферментов

происходит восстановление нитратного азота до аминосоединений, которые впоследствии используются растущими органами растений.

В то же время в импортируемой из КНР капусте весной содержание нитратов было вь ше, чем в другие сезоны года (Рисунок 6), что, очевидно, обусловлено ввозом ранней и тепличной продукции из южных регионов республики. Максимальные показатели содержания нитратов в годы наблюдений составляли 1114 мг/кг (1,2 ПДК) - 4713 мг/кг (5.2ПДК). Однако летом, осенью и зимой средние и максимальные значения в китайской продукции всегда были ниже, чем в местной в 1-3,5 раза.

Среднее содержание штгратов, мг/кг ♦ 2006-2007 гг ■ 2007-200ЭГГ. А 200&-2009ГГ. X 2009-2010 гг — 2010-2011 гс-ПДК

Рисунок 6 - Диапазон содержания нитратов в капусте, импортируемой из КНР, мг/кг

В течение всего срока значительное количество образцов моркови амурских производителей не соответствовало санитарным нормам, в разные периоды, изменяясь от 9 до 75% (Рисунок 7).

1 ! Я} Л Ь Л к - А л -

Амурская 1 область | 2006-2007 КНР j гг. Амурская] КНР > Амурская J КНР область j область | 2007-2008 гг. j 2008-2009 гг. Амурская i КНР j область 2009-2010 гг. Амурская область 2010-2 КНР !011 гг

илето в осень Шзима с веска

Рисунок 7 - Доля образцов моркови с превышением ПДК нитратов, %

С осени до весны количество образов с повышенным содержанием нитратов уменьшалось. Напротив, высокая доля образцов из КНР, не соответствующих требованиям, отмечалась в весенние (57-86%) и осенние периоды (14-67%).

Средние значения содержания нитратов в амурской моркови летом, осенью и зимой в основном были выше ПДК (400 мг/кг - ранняя; 250 мг/кг - поздняя). Максимальные количества нитратов в образцах достигали 6,3 ПДК. Продукция амурских производителей с очень высоким содержанием нитратов встречалась во все сезоны, кроме весны 2009 г., достигая иногда 2-7 ПДК (Рисунок 8).

мг/кг 2000 -,

1600 1200 -

,.826

459 145 1?28 ■■

лето осень зима веска

Среднее содержание нитратов, мг/кг * 2006-2007 гг. и 2007-2008 гг. д 2008-2009 гг. X 2009-2010 гг. •■» 2010-2011 гг.-ПДК

Рисунок 8 - Диапазон содержания нитратов в моркови амурских производителей, мг/кг

В импортируемой продукции среднее содержание нитратов в летний, осенний и зимний периоды варьировали от 161 до 430 мг/кг (Рисунок 9). В большинстве случаев эти показатели не превышали ПДК, но максимальные значения летом, осенью и зимой достигали 625 (2,5 ПДК) - 1306 мг/кг (5,2 ПДК). Весной средние показатели содержания нитратов в моркови были выше. Так, в первый и третий годы исследований они составляли 1185 и 591 мг/кг, максимальные значения достигали 2200 мг/кг (5,5 ПДК) и 1111мг/кг(2,8 ПДК) соответственно, иг/кг 2500

2000

1500

1000

500

219.1 г

У222~193 +228^161

123.7.

Э1т

-&Э94Т'

лето осень зииа весна Среднее содержание нитратов, иг/кг ♦ 2006-2007 гг. ■ 2007-2008 гг. » 2008-2009 гг. X 2009-2010 гг. — 2010-2011 гг. -ПДК

Рисунок 9 - Диапазон содержания нитратов в моркови, импортируемой из КНР,

мг/кг

Большая доля образцов местной свеклы с высоким содержанием нитратов отмечалась в летний период (от 50 до 75% случаев), когда их концентрация могла достигать 2729-5968 мг/кг (ПДК 1400 мг/кг). Осенью и зимой также значительное количество продукции не отвечало требованиям качества. К весне доля образцов, несоответствующих нормам, уменьшалась в 3-6 раз (Рисунок 10).

Свекла из КНР на рынке Амурской области появилась только зимой 2009-2010 гг. Из всех образцов, отобранных в этот период, 21% не соответствовали гигиеническим требованиям, в 2010-2011 гг. - 43%. Весной, их доля была выше и составляла 50 и 41% по годам соответственно.

Амурская КНР область 1

Амурская КНР область |

2007-2008 гг.

Амурская КНР область |

алею "осень озима Езесна

Рисунок 10 - Доля образцов свеклы с превышением ПДК нитратов, %

Летом и осенью средние показатели содержания нитратов в амурской свекле во все годы исследований были выше предельно допустимой концентрации (1400 мг/кг) и изменялись от 1543 мг/кг до 3245 мг/кг. Максимальные значения достигали 1,3-6 ПДК. Весной в разные годы средние значения находились на уровне 521 (0,4 ПДК)-1031 мг/кг (0,7 ПДК). Единично встречались образцы с повышенными концентрациями нитратов. Большинство таких образцов являлись продукцией частного сектора (Рисунок 11).

мг/кг 8000 ■

6000 -

4000 -

2000

О -

3245

16521.

,1907.

I355!:

лето осень зима весна Среднее содержание нитратов, ш/кг ♦ 2006-2007 гг ■ 2007-2008 гт. * 2008-2009 гг. X 2009-2010 л. — 2010-2011 гг.-ПДК

Рисунок 11 - Диапазон содержания нитратов в свекле амурских производителей, мг/кг

Средние значения содержания нитратов в китайской продукции во все периоды были выше допустимых значений. Максимальные концентрации в образцах варьировали от 1,4 (летом) до 2,2 ПДК (весной и зимой) (Рисунок 12).

иг/кг 4000

3000

2000

1000

0

1 1 1701 ■ I 1 •1566 1 11741 11564

1 1

лето осень

Среднее содержание нитратов, мг/кг

зима весна

■ 2009-2010ГГ. ■ 2010-2011 гг.

Рисунок 12 - Диапазон содержания нитратов в свекле, импортируемой из КНР, мг/кг

Образцы картофеля, не соответствующие гигиеническим требованиям, встречались во все годы и периоды (Рисунок 13). Осенью их было 9-30%. Зимой, доля местного картофеля с высоким содержанием нитратов возрастала, составляя 22-41%. Возможно, этот подъем обусловлен поступлением на рынок преимущественно картофеля частных производителей. Весной, на фоне общего снижения содержания нитратов в продукции, встречались образцы с повышенным уровнем - от 8 до 13%.

Большая часть картофеля с превышением допустимых концентраций нитратов из КНР поступала в торговую сеть в летние и весенние месяцы. Летом ее доля составляла 29-43%, весной - 17-25%, осенью и зимой в отдельные годы - 20 и 11% соответственно.

Нлгго Вос9кь Езнмэ гавесна

Рисунок 13 - Доля образцов картофеля с превышением ПДК нитратов, %

Максимальные количества нитратов в местном картофеле варьировали от 227 до 1191 мг/кг. Средние показатели были в основном ниже ПДК (250 мг/кг). Продукция с высоким содержанием встречалась осенью во все годы наблюдений, с максимумом в 1,94,8 ПДК (Рисунок 14).

мг/кг 1600

1200

800

400

I . т т ,.278 Т <?89 т Т т__Т [ I

лето

Среднее содержание нитратов, мг/кг

осень зима весна

■ 2006-2007 гг ■ 2007-2008 гг. д 2008-2009 гт X 2009-2010 гг. — 2010-2011 гг.—ПДК

Рисунок 14 - Диапазон содержания нитратов в картофеле амурских производителей,

мг/кг

Среднее содержание нитратов в картофеле, импортируемом из КНР, не превышало установленный норматив, хотя в отдельных образцах летом и весной максимальные значения достигали 1,1-1,9 ПДК (273-453 мг/кг), осенью и зимой 1,1-1,5 ПДК (285-318 мг/кг) (Рисунок 15).

Анализ овощей и картофеля, отобранных в осенние периоды 2007-2009 гг. в разных секторах производства показал, что количество образцов свеклы, моркови и картофеля, не соответствующих санитарным нормам, в СХП было меньше, чем в ЛПХН (Рисунок 16). Так, доля образцов моркови и картофеля с превышением ПДК нитратов составляла в

СХП от 8 до 29% и от 3 до 17%, в ЛПХН - от 56 до 63% и от 9 до 28% соответственно. Зг ачительное количество образцов свёклы с содержанием нитратов выше допустимых уровней отмечалось во всех секторах производства и составляло от 40 до 57% в СХП и от 50 до 81% в ЛПХН.

мг/кг 500

400

300

200

100

0

лето осень зима весна Среднее содержание нитратов, «г/кг ♦ 2008-2007 ГГ. « 2007.200811. А 2003-2009 ГГ. X 200Э-2010ГТ —2010-2011 гт -ПДК

.09^ :

Л.

246+2

!0 i 218 ll

6^1 >i

17Г

j -J

19Ö'

Рисунок 15 -Диапазон содержание нитратов в картофеле, импортируемом из КНР,

мг/кг

В отличие от образцов картофеля, свеклы и моркови из СХП, в которых количество нитратов было ниже, чем в личных хозяйствах, в капусте наблюдалась обратная картина - больше некачественных образцов отмечалось в продукции из СХП и составляло в разные годы от 50 до 73%, в ЛПХН - от 31 до 53% .

60 1 67 63 60 81 20 | Hill 29 6i pf 67 73 Ii 60 67 33 d 63 17 28 J "ТП

СХП Свс ЛПХН кла СХП Mopi ЛПХН ковь СХП Кап \ ЛПХН устэ СХП Карте ЛПХН >фсль

ED 2007 г. О 2008 г. □ 2009 г.

Рисунок 16 -Количество продукции с превышением ПДК нитратов, % (СХП, ЛПХН)

ГЛАВА 4. ОБЪЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА КАРТОФЕЛЯ И ОВОЩЕЙ В АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

В области производство картофеля и овощей осуществляется в сельскохозяйственных предприятиях (СХП), крестьянско-фермерских (КФХ) и в личных подсобных хозяйствах (ЛПХН).

Для получения представления о роли каждого сектора в обеспечении населения кгртофелем и овощами проведена детальная оценка объемов производства данной продукции в Амурской области с 1988 г (Посевные площади, валовые сборы и урожайность... / Федеральная служба государственной статистики. Территориальный орган федеральной службы государственной статистики по Амурской обл. Благовещенск, 1988-2011 гг).

3.1. Производство картофеля

В Амурской области за анализируемый период в картофелеводстве произошло перераспределение роли СХП и ЛПХН. В настоящее время в ЛПХН сосредоточено 87% посадочной площади и доля этого сектора в общем сборе урожая составляет 93%, что в 1,4 раза больше, чем в 1988 г. Площади СХП сократилась до 3%, при этом валовые сборы в сравнении с 1988-1991 гг. уменьшились в 14 раз, составив в 2008-2011 г. 6,03 тыс. т. КФХ увеличивают объемы производства данной культуры, они производят до 7% от общего сбора урожая клубнеплодов (Рисунок 17 а, б).

На протяжении всего исследуемого периода объемы производства картофеля в Амурской области превышали потребности населения в 4-5 раз, однако большая его часть сразу после уборки урожая реализовывалась за пределы области (в основном, из-за нехватки хранилищ), а также использовалась в животноводстве как наиболее доступный и дешевый кормовой продукт. Несмотря на внушительную величину валовых сборов, в область ввозится картофель из КНР, что особенно ощутимо в весенний период, когда собственные запасы на исходе.

2 20 3 15

^

-я»»- V*1 гоол го«4

500 400

с 300

<1

£ 200 100

гоО»«" „001'' „о^-

ш

а)

б)

□ Сельскохозяйственные предприятия "КФХ ПЛПХН Рисунок 17 - а) посевные площади, тыс. га; б) валовые сборы картофеля в Амурской области, тыс. т

По данным территориального органа Федеральной службы государственной статистики по Амурской области потребление картофеля на душу населения в 2006 г. составляло 207 кг, в 2007-2010 гг. - 199 кг, что выше физиологической нормы (117 кг в год) в 1,7 раза (Государственный доклад.., 2007-2010).

3.2. Производство овощей

Аналогичные изменения произошли и в овощеводстве (Рисунок 18 а,б). Так, до 1992 г. основными поставщиками овощей в области являлись СХП, доля их в общем сборе урожая составляла 67% (47, 4 тыс. т), а 33% (23,7 тыс. т) выращивалось в ЛПХН. С 1993 г. происходит увеличение роли ЛПХН, где в настоящее время производится до 87% овощей, в СХП - лишь 3%, в КФХ -10%.

1»л ^а® го»5 го»"

гоо0"' ^г«0"' „го°'1<< .г^"'

а)

б)

□Сельскохозяйственные предприятия «КФХ пЛПХН Рисунок18 - а) площади, тыс. га; б) валовые сборы овощей в Амурской области, тыс. т.

Производство овощей в Амурской области, в отличие от производства картофеля, не удовлетворяет физиологическим нормам, которые составляют 139 кг в год. В среднем жители Амурской области потребляют 108 кг овощей в год, что составляет три четверти от положенной нормы. Овощи и картофель, выращенные в личных хозяйствах, поступают в течение всего года на рынки г. Благовещенска. Недостаток картофеля и овощей восполняется ввозом из КНР, импорт достигает 40%.

ГЛАВА5. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА НАКОПЛЕНИЕ НИТРАТОВ В ОВОЩНЫХ КУЛЬТУРАХ И КАРТОФЕЛЕ

5.1. Влияние метеорологических условий на накопление нитратов

К основным условиям, вызывающим накопление нитратов в растениях, относятся фзкторы внешней среды. Из них наиболее существенное влияние оказывают свет, влажность, температура. Обеспеченность растений светом является важным условием ассимиляции нитратов и синтеза азотсодержащих соединений. Недостаточная интенсивность света в период роста и формирования растений, является одной из основных причин повышенного содержания нитратов в урожае овощных культур, которые не расходуются на образование органического вещества, а накапливаются в растениях в свободной форме.

В период вегетации овощных культур в южной зоне Амурской области длина дня колеблется от 14 до 17,5 часов, что обеспечивает 444^89 часов в месяц возможного солнечного сияния, фактически солнечных часов в среднем за годы исследований, было мгныне почти в два раза - 238-284 часа. Месячные суммы солнечного сияния за весь период вегетации были меньше возможных почти в два раза (1204-1363 вместо 2266 час). Следовательно, приход солнечного света для овощных культур был недостаточен, в результате происходило замедление биосинтеза сложных органических азотсодержащих соединений, что в некоторой степени, способствовало накоплению нитратов в растениях.

От температуры зависят процессы минерализации и нитрификации, играющие важную роль в превращениях азотистых соединений. Температура воздуха в значительной степени определяет продуктивность фотосинтеза, активность нитратредуктазы, влияет на морфогенез, темпы роста и развития растений. С повышением температур до определенного максимума у растений ускоряется рост, но при очень высокой - тормозятся все процессы в растительном организме. Оптимальные температуры для капусты, картофеля, корнеплодов 15-20°С. Во время формирования урожая (июль-август)температуры в годы исследований находились в пределах 20-23°С, в дневное время повышаясь до 30°С и выше, что отрицательно влияло на формирование и качество клубне- корнеплодов и капусты.

В сентябре средние месячные температуры в годы наблюдений были выше многолетних параметров от 0,2 до 1,6°С. Математическая обработка данных показала наличие зависимости между температурой июля и августа и содержанием нитратов в образцах. Коэффициент корреляции изменялся в пределах 0,56-0,78. Наибольшая зависимость отмечалась для ранней капусты (г=0,78; при гкр„т0,62). На уровень накопления нитратов в моркови существенное влияние оказало снижение температуры до 16,4-12,3°С в сентябре (г = -0,91).

Более требовательны к влаге овощные культуры во время формирования урожая, которое приходится на июль-август. Накоплению нитратов способствуют, как недостаток осадков и низкая влажность почвы, которые являются сдерживающим моментом для нит-рификационных процессов, так и их избыточное количество, которые наряду с недостатком солнечного освещения приводят к подавлению процессов фотосинтеза, и к замедлению биосинтеза органических азотсодержащих соединений.

В годы исследований влагообеспеченность была очень разной. Так, сумма осадков в июле 2007 г. составила 8 мм, в августе и сентябре этого же года количество осадков также было ниже нормы, т.е. год фактически был сухим. В 2006 г., напротив, осадки в июле превысили норму в 2 раза, т.е. наблюдалось переувлажнение почвы, но в августе и сентябре их выпало 53 и 62% соответственно от нормы. В целом за годы наблюдений наиболее сухим был 2007 г., наиболее влажными - 2006, 2009 и 2010 гг. Результат различной влагообеспеченности выразился в разном содержании нитратов в продукции. Наибольшее количество продукции с превышением допустимых уровней нитратов отмечалось в 2006 г. - 41%, в 2007, 2009, 2010 и 2011 гг. их количество составляло 34, 27, 35 и 26%, меньше всего в 2008 г. -21%, который отличался наиболее равномерным распределение осадков.

5.2. Влияние агрохимических показателей почвы иа накопленве нитратов

Причиной накопления нитратов в растениеводческой продукции может быть разный уровень плодородия почвы, степень ее окультуренности, неодинаковый гранулометрический состав и водно-физические свойства. Наиболее сильное влияние на накопление нитратов в растениях оказывают кислотность почв, запасы минерального азота, содержание подвижных форм фосфора, калия и микроэлементов (Соколов, О А. Все о нитратах. М.: О-во «Знание» Российской Федерации, 1992. 56 е.; Карпова, ЕА. Состояние микроэлементов в агроэкосистемах// Техногенез и биохимическая эволюция таксонов: Наука, 2003. Т.24. С.76-87).

СХП и ЛПХН расположены на почвах Зейско-Буреинской почвенной провинции (ЗБПП), где распространены буроземы, черноземовидные, аллювиальные серогумусовые и серогумусовые глеевые почвы. В СХП и КФХ пахотные почвы находятся под систематическим контролем агрохимических служб, что позволяет вовремя проводить мероприятия, направленные на стабилизацию биогеохимических циклов для получения стабильных урожаев. Иная ситуация в ЛПХН, которые являются ведущими производителями картофеля и овощей. Традиционно под ЛПХН выделяются малопригодные для возделывания сельскохозяйственных культур почвы. Для повышения плодородия возникает необходимость их существенного преобразования за счет внесения большого количества перегноя, торфа и мелкоземистых материалов, в результате чего почвы утрачивают свой изначальный облик. Основная доля почв пашни хозяйств населения, имеют близкую к нейтральной и нейтральную (рНка5,6-6,0) кислотность, высокое содержание гумуса - более 10%, доступных форм азота и фосфора - более 40 и 150 мг/кг соответственно. Увели-

чечие доступности элементов питания растениям, способствует не только получению высоких урожаев, но и вызывает избыточное накопление нитратов в растениеводческой продукции. Почвы сельскохозяйственных предприятий отличаются неоднородностью содержания биогенных элементов, большая доля почв СХП имеет кислую реакцию среды рН 4,0-5,5, низкое содержание гумуса - не более 4%, почвы низко- и среднеобеспеченны доступными формами азота - менее 40 мг/кг, фосфора менее 100 мг/кг.

Статистическая обработка данных выявила среднюю зависимость между некоторыми агрохимическими показателями почв пашни и накоплением нитратов в продукции. Уровень нитратов в капусте имеет прямую корреляционную зависимость с содержанием минерального азота в почве (г= 0,56-0,77), гумуса (г= 0,6-0,75), обменного калия (г= 0,61-0,65) и кислотности почвы (г= 0,57-0,62). Количество нитратов в моркови те:но связано с содержанием гумуса (г= 0,68-0,79) и уровнем кислотности почв (г= 0,580,75), в свекле - с содержанием минерального азота (г= 0,57-0,72).

5.3. Накопление нитратов различными сортами картофеля

Содержание нитратов у ранних и раннеспелых сортов было несколько выше, чем у сортов с более поздним сроком созревания. Так, ранние и раннеспелые сорта картофеля содержали нитратного азота на уровне 0,19-1,1 ПДК, среднеранние сорта 0,30-0,75 ПДК, среднеспелые и среднепоздние сорта 0,3-0,72 ПДК и 0,2-0,6 ПДК соответственно, однако математически данная закономерность не подтвердилась (г = -0,13).

ГЛАВА 6. ОЦЕНКА НИТРАТНОЙ НАГРУЗКИ НА ЖИТЕЛЕЙ Г. БЛАГОВЕЩЕНСКА

Основным источником поступления нитратов в организм человека являются продукты питания, питьевая вода, загрязненный окислами азота воздух, лекарственные препараты. Из общего суточного количества поступающих нитратов человек получает с овощами и картофелем 60-80%, с водой -20-30, мясом - 10-15, фруктами, молоком - 5-10% (Ильницкий А.П. Нитраты как новый средовый фактор, оказывающий влияние на здоровье человека. Пущино, 1989. С. 130). Количество, которое может получить человек в сутки, варьирует б широких пределах, что зависит от типа питания. Обычно в организм с пищей поступает 150-200 мг нитратов в сутки, однако при растительной диете их количество возрастает до 300-400 мг. Допустимая суточная доза нитратов, принятая в России, дх:я взрослого человека составляет 300-325 мг. По нормативам ФАО ООН суточное поступление нитратов не должно превышать 500 мг/сут, токсической дозой считается 600 мг для взрослого человека, для грудного ребенка - 10 мг. Учитывая, что поступление нитратов с овощами составляет 80% от общего потребления нитратов, а нормируемое количество в сутки - 500 мг, мы получаем, что количество нитратов, поступающее с овощами, не должно быть выше 400 мг/сут (Донченко Л.В., Надыкта В.Д. Безопасность пищевой продукции. М.: Пищепромиздат, 2001. С. 243-245).

Расчет возможной суточной нитратной нагрузки на организм человека проводили не. основании полученных средних, минимальных и максимальных значений содержания нитратов в овощной продукции и картофеле в разные сезоны года, на примере стандартной диеты, состоящей из набора продуктов, удовлетворяющих потребности организма (Среднесуточный набор продуктов ... / Приказ Министерства здравоохранения и соци-агьного развития РФ от 7 октября 2005 г. № 624). При расчете использовали два способа приготовления пищи - глубокую термическую и частичную термическую обработку, а также технологическую подготовку продуктов (мойка, сушка, чистка овощей). Изменения содержания нитратов в растениеводческой продукции в процессе технологической и

термической обработки, рассчитывали, используя данные Соколова ОЛ. (Соколов, ОА. Нитраты в окружающей среде /O.A. Соколов, В .М. Семенов, В А. Агаев - Пущино: ОНТИ НЦБИ АН СССР, 1990. - 316 с).

Учитывая возможность поступления с минимальными и максимальными концентрациями содержания нитратов в овощной продукции, человек мог в осенний период при глубокой термической обработке получать в сутки от 17 до 612 мг, в зимний - от 12 до 343 мг, в летний - от 39 до 434 мг, в весенний - от 17 до 191 мг, при частичной термической обработке в эти же периоды от 30 до 1084 мг, от 21 до 528 и от 76 до 740 мг, от 23 до 340 мг соответственно (Таблица 1).

Таблица 1 - Возможное поступление нитратов в организм человека при разных способах переработки растительных продуктов (мг/сут)

Годы Осень Зима Весна Лето

Глубокая термическая обработка

min-max среднее min-max среднее min-max среднее min-max среднее

2006-07 68,3-288,0 158,0 27,5-272 114,8 18,2-191,0 150,0 94,5-267,3 144,0

2007-08 25,0-612,0 133,3 24,3-343 122,6 17,0-177,0 84,0 64,0-312,0 176,0

2008-09 17,0-370,4 123,6 12,0-334 93,6 22,7-113,8 89,0 65,5-434,0 218,0

2009-10 27,4-455,6 147,0 19,6-142 106,0 30,8-177 99,6 62,5-284,3 131,8

2010-11 42,4-246,0 135,4 19,7-192 98,1 26,6-164,4 102,8 39,0-219,8 131,4

Частичная те рмическая обработка

2006-07 128-427,0 238,7 45,8-394 165,7 25,8-273,2 259,0 172,0-416,0 214,0

2007-08 33,4-1084 203,1 39,9-528 177,1 23,0-234,0 114,0 132,3-458,5 253,0

2008-09 30,0-556,0 175,3 21,0-361 136,3 42,3-162,6 146,6 120,0-740,0 343,0

2009-10 31,9-696,0 210,9 32,5-223 152,0 55,7-340,0 152,2 116,0-428,3 199,5

2010-11 34,1-388,0 196,4 34,9-286 132,5 46,7-258,3 151,7 76,0-361,5 198,3

При частичной термической обработке суммарные уровни поступления нитратов выше, так как отдельные виды овощей употребляются в свежем виде. Так, осенью 2007-2008 гг. и летом 2008-2009 гг. количество нитратов могло доходить до 1084 и 740 мг соответственно, что в 2 и 1,5 раза превышает предельно допустимые нормы (500 мг) и токсические дозы (600 мг). В весенний период возможный уровень нитратной нагрузки при всех видах обработки ниже - от 17 до 340 мг.

Учитывая «эффект разбавления» при употреблении растительных продуктов с различным уровнем нитратов, объективнее использовать при расчете нитратной нагрузки средние значения выборок. В таком случае значения ниже. Так, осенью, зимой и весной они изменялись в разные годы от 84 до 259 мг, что не превышало принятую в России допустимую суточную дозу нитратов для человека - 300-325 мг, летом суточная нагрузка была выше от 131 до 343 мг.

Увеличению нитратной нагрузки могут способствовать современные технологии приготовления продуктов: на пару и в микроволновых печах. Проведенные исследования показали, что при использовании пара и микроволн масса продукта уменьшается за счет потери влаги, а содержание нитратов в картофеле, свекле и моркови увеличивается от 5 до 30% в зависимости от вида продукта.

Выводы:

1. В торговую сеть города Благовещенск поступает до 30 % овощей и картофеля с повы-ш;нным содержанием нитратов. Максимальные значения содержания нитратов составляют: в свекле 1,3-6 ПДК, в моркови и капусте 2-7 и 1,2-6 ПДК соответственно, в картофеле 1-5 ПДК. Установлено, что большая доля продукции с высокими концентрациями нитратов поступает от местных производителей в летний и осенний периоды и импортируется из китайской народной республики весной и летом.

2. Установлено, что с 1988 года в Амурской области в отраслях картофелеводства и ово-щгводства произошло перераспределение объемов площадей и валовых сборов по категориям хсзяйств. Основное производство сосредоточено в личных хозяйствах населения, доля валовых сборов овощей и картофеля в этом секторе составляет 87 и 93%.

3. Погодные условия, складывающиеся в годы исследований, определяли уровень накопления нитратов в овощной продукции. Образцы с повышенным содержанием нитратов отмечалась как в годы с избыточным количеством осадков (2006,2009, 2010 гг.) -41, 27, 35%, так и в засушливый 2007 г. - 34%. Меньше всего в 2008 г. -21%, который отличался наиболее равномерным распределением осадков. Установлена корреляционная связь между температурой и накоплением нитратов для ранней капусты г=0,78, для моркови 1=-0,91.

4. Под влиянием применяемых систем земледелия на территории области возник широкий спектр почв разной степени окультуренности. Статистически подтверждено, что существует зависимость накопления нитратов в овощных культурах от содержания в почве гумуса -дся капусты (г= 0,60-0,75), моркови (1= 0,68-0,79); от содержания минерального азота - для капусты (г= 0,56-0,77), свеклы (г = 0,57-0,72); от содержания обменного калия - для капусты (г= 0,61-0,65) и кислотности почвы - для капусты (г= 0,57-0,62) и моркови (1= 0,58-0,75).

5. Установлено, что жители области в осенние, зимние и летние периоды, могут подвергаться высокому нитратному прессингу. Суточная нитратная нагрузка в данные периоды варьировала осенью от 17 до 1084 мг, зимой от 12 до 528 мг, летом от 39 до 740 мг соответственно.

Рекомендации для практического применения

1. Санитарно-эпидемиологическим службам Амурской области необходимо усилить контроль содержания нитратов в сельскохозяйственной продукции, реализуемой в торговой сеги города. Вести строгий контроль растениеводческой продукции, поступающей в детские дошкольные и школьные учреждения.

2. Структурам, занимающимся планированием пищевого рациона жителей области, целесообразно организовать курсы биологической профилактики, направленные на снижение нитратной нагрузки с целью повышения устойчивости организма.

3. Потребителям необходимо знать и использовать приемы, позволяющие снизить содержание нитратов в выращенной продукции:

а) соблюдать температурный режим хранения свежей продукции, используя холодильную камеру. Хранение свежих овощей при низкой температуре предотвращает процесс восстановления нитратов в нитриты, которые представляют особую опасность для здоровья человека;

б) не следует использовать в пищу плоды, поврежденные в результате механического воздействия, пораженные гнилью, так как в результате микробиологических процессов присутствующие микроорганизмы способствуют восстановлению нитратов в нитриты;

в) количество нитратов можно снизить путем удаления той части плода, где больше всего их локализуется: у капусты и зелени - в жилках листьев, черешках, стеблях; у корнеплодов - в верхней, средней части, кожице и поверхностных слоях плода; у картофеля низкое содержание отмечено в мякоти, в кожуре их содержится больше; содержание нитратов в огурцах и кабачках

возрастает от верхушки к основанию.

г) обработка овощей водой: промывание, вымачивание, отваривание позволяет снизить содержания шпратов от 17 до 80%.

д) использовать в пишу овощи и фрукты, содержащие достаточное количество аскорбиновой кислоты или использовать витамины С, Е и А, которые являются ингибиторами ферментативных реакций, способными и нейтрализуют вредное действие нитратов в организме человека.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах

1. Козлова, АБ. Оценка содержания шпратов в овощах, поступающих в торговую сеть города Благовещенска /АБ. Козлова, C.B. Сгокоз // Вестник КрасГАУ. - 2009. - №12. - С. 95-100.

2. Стокоз, C.B. Уровень нитратной нагрузки на организм жителей города Благовещенска / C.B. Сгокоз, АБ. Козлова // Естественные и технические науки.—М.: Изд. «Спутник», 2013. - №1. -С.70-73.

3. Сгокоз, СВ., Козлова А.Б. Производство овощей в Амурской области [Электронный научный журнал] / СВ. Сгокоз, АБ. Козлова // Современные исследования социальных проблем. -2013. -№1 (21). URL: http^/sisp.nkrasju/e-ru/issues/2013/l/stokDz.pdf

Статьи, опубликованные в материалах региональных, международных научных конференций

4. Сгокоз, C.B. Оценка состояния овощеводства в Амурской области / C.B. Стокоз//Адаптивные технологии в растениеводстве Амурской области: сб. научн. тр. ДальГАУ. - Благовещенск ДальГАУ, 2007. - Вып.4. - С. 60-72.

5. Сгокоз, СВ. Агроэкологическая оценка картофелеводства в Амурской области/ C.B. Сгокоз// Молодежь XXI века: шаг в будущее: матер. IX регион, науч. практ. конф. - Благовещенск: Изд-во ДальГАУ, 2008. - Ч. - 232 с.

6. Сгокоз, C.B. Содержание нитратов в овощах как социально-экологическая проблема Амурской области / C.B. Сгокоз// Современные проблемы регионального развития: материалы Ш международ, науч. конф. Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН-ГОУ ВПО «ДВГСГА», 2010.-С.41.

7. Сгокоз, СВ. Оценка содержания нитратов и нитритов в источниках питьевого водоснабжения г. Благовещенска / C.B. Сгокоз// Экология и жизнь: Сб. статей ХКМеждународной научно-практической конференции. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2010. - С. 117-119.

8. Козлова, А.Б., Трансформация почв приусадебных участков Зейско-Буреинской почвенной провинции / АБ. Козлова, C.B. Сгокоз, В.Ф. Прокопчук // Биогеохимия и биохимия микроэлементов в условия техногенеза биосферы. Материалы VIII международной Биогеохимической Школы. М.: ГЕОХИ РАН, 2013. - С. 106-109.

Стокоз Светлана Владимировна

НИТРАТЫ В ОВОЩАХ И КАРТОФЕЛЕ ЮЖНОЙ ЗОНЫ АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Лицензия ЛР 020427 от 25.04.1997 г. Подписано к печати 13.09.2013 г. Формат 60x90/16. Уч.-издл. - 1,0. Усл.-пл. - 1,5. Тираж 100 экз. Заказ 131.

Отпечатано в отделе оперативной полиграфии издательства ДальГАУ 675005, г. Благовещенск, ул. Политехническая, 86

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Стокоз, Светлана Владимировна, Благовещенск

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи 04201451509 ,

Стокоз Светлана Владимировна

НИТРАТЫ В ОВОЩАХ И КАРТОФЕЛЕ ЮЖНОЙ ЗОНЫ

АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

03.02.08 - экология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель — кандидат биологических наук, доцент

Козлова Анна Борисовна

Благовещенск - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................................................................4

Глава 1. Содержание нитратов в растениеводческой продукции и их

негативное влияние на организм человека (Обзор литературы)........................8

1.1. Значение овощей и картофеля в питании человека................................8

1.2. Состояние и проблемы отрасли овощеводства в Российской Федерации..............................................................................................................................................................................................11

1.3. Нитраты и их накопление в растениях................................................................17

1.4. Факторы, влияющие на накопление нитратов в продукции растениях......................................................................................................................................................21

1.4.1. Биологические особенности растений............................................................23

1.4.2. Роль почвенно-климатических факторов на накопление нитратов в растениях..................................................................................................................................................30

1.5. Источники поступления нитратов в организм человека и их

действие на организм....................................................................................................................................44

Глава 2. Район работ, материалы и методы исследования........................................57

2.1. Характеристика района исследований....................................................................57

2.1.1. Климат и погодные условия в годы проведения исследований 57

2.1.2. Характеристика почв южной зоны Амурской области..................64

2.2. Материалы и методы исследований..................................................................68

Глава 3. Мониторинг содержания нитратов в овощах и картофеле..............72

Глава 4. Объемы производства картофеля и овощей в Амурской области 86

4.1. Производство картофеля..................................................................................................86

4.2. Производство овощей..........................................................................................................90

Глава 5. Факторы, влияющие на накопление нитратов в овощных культурах и картофеле..............................................................................................................................................98

5.1. Влияние агрометеорологических условий на накопление нитратов......................................................................................................................................................................................................98

5.2. Влияние агрохимических показателей почвы на накопление нитратов 104

5.3. Накопление нитратов различными сортами картофеля........................120

Глава 6. Оценка нитратной нагрузки на жителей г. Благовещенска............123

Выводы....................................................................................................................................................................135

Рекомендации для практического применения..................................................................136

Список литературы......................................................................................................................................138

Иллюстративный материал..................................................................................................................162

Приложение............................................................................................................................................................168

Приложение А....................................................................................................................................169

Приложение Б....................................................................................................................................171

Приложение В....................................................................................................................................178

Приложение Г....................................................................................................................................181

Приложение Д....................................................................................................................................182

Приложение Ж....................................................................................................................................186

Приложение И....................................................................................................................................188

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Проблема загрязнения окружающей среды и растениеводческой продукции нитратами и нитритами, которые являются наиболее распространенными загрязнителями в сельскохозяйственном производстве, в настоящее время продолжает оставаться актуальной. Для растений роль нитратов -поставщиков азота для синтеза белка является превалирующей в их минеральном питании, однако несоблюдение ряда агротехнических мероприятий, приводят к избыточному накоплению их в растениях, что в сочетании с нитратами воды и других продуктов питания создает значительную нагрузку на организм человека, отражаясь на состоянии его здоровья, вызывая серьезные нарушения многих систем человека: иммунной, эндокринной, сердечно-сосудистой, нервной (Дерягина В.П., Реутов В.П. Экологические аспекты патофизиологии, связанные с нитратно- нит-ритным загрязнением окружающей среды/ Материалы I Российского конгресса по патофизиологии. М., 1996. С. 239; Heales S.J.R., Baker J.E., Stewart V.S. Nitric oxide, energy metabolism and neurologic disease: Biochem. Soc. Transact. 1997.Vol. 25. P. 939 -943; Kredba V., Pokorna P., Srnsky P. Sodium nitrite poisoning in neonate Cas Lek Cesk, 2003. 142 (1). P. 43 - 45; Ozmen O., Mor F., Ayhan U. Nitrate poisoning in cattle fen Chenopodium album hay: Vet Hum Toxicol, 2003. Mar; 45 (2). P.83 - 84; Стожаров A.H. Медицинская экология: учеб. пособие. Минск: Высш. шк., 2007. 368 е.). Исследования последних десятилетий сделали достаточно рельефной опасность, которую может представлять чрезмерная нагрузка нитратами и нитритами на население с точки зрения их влияния на возникновение и развитие злокачественных новообразований, что, по мнению А.П. Ильницкого в статье «Нитраты и нитриты питьевой воды как фактор онкологического риска» (2003), требует дальнейших исследований в этом направлении.

Проблема нитратов в сельскохозяйственной продукции тесно связана с крайне низкой культурой земледелия, как в государственном, так и в частном секторе. Погоня за «валом» ведет к тому, что избыток азота в почве вызывает поступ-

ление нитратов в растения в больших количествах (Черников В.А., Алексахин, A.B. Голубев и др, Агроэкология. М.: Колос, 2000. 535 с).

В результате проводимых реформ в Российской Федерации произошли коренные изменения в структуре категорий овощеводческих и картофелеводческих хозяйств, производство данных культур трансформировалось в личные приусадебные (JJULIXH) и крестьянско-фермерские хозяйства (КФХ), в которых производится до 70,7 и 10,1% овощей соответственно. В настоящее время примерно 100 млн. россиян питается с частного огорода (Щегорец О.В. Амурский картофель. Благовещенск: ООО «Издательская компания «РИО», 2007. С. 13; Минаков И.А. Развитие овощеводства в Российской Федерации / Экономика и развитие агропродо-вольственных рынков. Вестник МичГАУ, №2. 2009. С.65-70). Специализированные органы не проводят контроля качества продукции, выращенной в ЛПХН.

О фактах избыточного накопления нитратов в овощной продукции и картофеле в южной зоне Амурской области сообщалось в работах Т. Г. Курдиной (1988), Г.В. Бруенкова (1988), А.Б. Козловой (2004), однако систематических наблюдений содержания нитратов не проводится (Курдина Т.Г. Влияние удобрений на накопление нитратов и изменение качества продукции // Применение средств химизации в земледелии Амурской области и проблемы повышения их эффективности. Благовещенск, 1988. С. 61-64; Бруенков Г.В. Влияние средств химизации на содержание нитратов в продукции растениеводства // Применение средств химизации в земледелии Амурской области и проблемы повышения их эффективности. Благовещенск, 1988. С. 64-67; Козлова А.Б. Нитраты и экологическая безопасность. Благовещенск: Изд. Даль ГАУ, 2004. 110 с.).

В связи с этим контроль содержания нитратов в растениеводческой продукции является актуальным и имеет важное практическое значение. Оценка уровня накопления нитратов в растениеводческой продукции позволит составить представление о количественном их поступлении в организм человека и возможном негативном влиянии.

Цель и задачи исследования: Оценить содержание нитратов в овощах и картофеле, поступающих в торговую сеть г. Благовещенска, и рассчитать уровень нитратной нагрузки на организм человека в разные сезоны года.

Для достижения цели предстояло решить следующие задачи:

1. Провести сезонный и межгодовой мониторинг содержания нитратов в овощах и картофеле, реализуемых в торговой сети г. Благовещенска.

2. Проанализировать объемы производства картофеля и овощей в Амурской области.

3. Выявить влияние почвенно-климатических факторов на накопление нитратов в продукции растениеводства.

4. Рассчитать уровень нитратной нагрузки на организм жителей г. Благовещенска в разные сезоны года.

Научная новизна. Впервые в условиях Амурской области проведен мониторинг содержания нитратов в овощах и картофеле, потребляемых жителями г. Благовещенска в разные сезоны года. Дана оценка влияния погодных условий и почвенных факторов на уровень накопления нитратов в овощах и картофеле. Рассчитана суммарная суточная нитратная нагрузки на организм жителей города Благовещенск в зависимости от сезона года и технологии переработки растениеводческой продукции.

Практическое значение. Полученные данные могут быть основой для дальнейшего проведения мониторинга содержания нитратов в растениеводческой продукции и контроля нитратной нагрузки на организм жителей города. Результаты могут быть использованы в системе социально-гигиенического контроля Амурской области, для разработки нормативов питания взрослого населения, детей в дошкольных и школьных учреждениях в зависимости от сезона года и технологии переработки продукции; в учебном процессе при подготовке студентов по направлению 110400 «Агрономия» и 110100 «Агрохимия и агропочвоведение».

Защищаемые положения:

- в торговую сеть г. Благовещенска поступает до 30% овощей и картофеля с повышенным содержанием нитратов;

- региональные почвенно-климатические условия способствуют накоплению нитратов в овощах и картофеле;

- жители г. Благовещенска, используя овощную продукцию с повышенным содержанием нитратов, в летний, осенний и зимний периоды, могут подвергаться высокой нитратной нагрузке.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на региональной научно-практической конференции «Молодежь XXI века: шаг в будущее» (Благовещенск, 2007), общеуниверситетских тематических научных конференциях ДальГАУ (Благовещенск, 2008, 2009, 2010 гг.), первом Всеамурском съезде фермеров (Благовещенск, 2009); международных конференциях: «Современные проблемы регионального развития» (Биробиджан, 2010), «Экология и жизнь» (Пенза, 2010), VIII международной Биогеохимической Школе (Гродно, 2013); региональной научно-технической конференции «Взаимодействие научно-образовательных учреждений, бизнеса и власти» (Благовещенск, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 3 в журналах, рекомендованных Перечнем ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 167 страницах печатного текста, включает 19 таблиц, 46 рисунков. Приложения изложены на 20 страницах, содержат 17 таблиц. Работа состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций. Список литературы включает 255 источников, в том числе 51 иностранных.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю к.б.н., доценту А.Б. Козловой за неизменное внимание к работе и методическое руководство в процессе выполнения диссертационной работы; особую признательность автор выражает д.б.н., профессору A.B. Крылову и к.с.-х.н., доценту Н.Д. Кумсковой за ценные замечания и советы при обсуждении работы.

ГЛАВА 1. СОДЕРЖАНИЕ НИТРАТОВ В РАСТЕНИЕВОДЧЕСКОЙ

ПРОДУКЦИИ И ИХ НЕГАТИВНОЕ ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА (Обзор литературы)

1.1 Значение овощей и картофеля в питании человека

Увеличивающаяся экологическая и социальная нагрузка на население требует полноценного питания. Картофель и овощи являются незаменимыми источниками в питании человека, являясь богатейшим источником природных антиок-сидантов (аскорбиновой кислоты, бета-каротина, ферментов, альфа-токоферола, флавоноидов, кумаринов), биологически активных веществ, аминокислот и других важных нутриентов, в том числе иммуномодуляторов и минеральных веществ (калия, натрия, магния, кальция, фосфора, железа, меди, фтора, йода и других). Выступая в роли природных антиоксидантов овощи способны нейтрализовывать свободные радикалы, тяжелые металлы, канцерогенные вещества, радионуклиды, поступающие в организм человека, способствуя их выведению, оздоровлению, и в целом, увеличению продолжительности жизни человека (Дьяченко B.C. Овощи и их пищевая ценность М.: Россельхозиздат, 1979. 159 с; Кононков П.Ф., Бунин М.С., Кононкова С.Н. Новые овощные растения. Россельхозиздат, 1985. 66 с; Литвинов С.С. Овощеводство России: состояние и перспективы развития / Картофель и овощи. 2006. №2. С. 4-6; Мешков A.B., Терехова В.И., Гинс В.К., Гинс М. С., Кононков П.Ф. Овощи как продукт функционального назначения / Плодоводство и овощеводство. Вестник МичГАУ, № 1. 2007. С. 18-22).

Велико значение овощных культур как источника щелочных минеральных веществ, играющих важную роль в нормализации минерального обмена и поддержании в организме кислотно-щелочного равновесия. Навары овощей усиливают моторную и секреторную функцию пищеварительной системы, в частности, возбуждают деятельность поджелудочной железы, пепсиновых желез желудка и удлиняют продолжительность секреции желудочного сока. Наибольшим сокогон-ным эффектом обладают капуста, огурцы, репа, свёкла, морковь. Включение ово-

щей в рацион значительно повышает усвоение белков и жиров (Петровский К.С. Гигиена питания М.: Медицина 2-е издание переработанное и дополненное. 1975. 412 с; Габович Р.Д., Познанский С.С., Шахбазян Г.Х. Гигиена. 3-е изд.перераб. и доп. Киев: Вища Школа. Головное изд-во, 1984. С. 320 с; Пивоваров Ю.П. Коро-лик В.В., Зиневич JI.C. Гигиена и основы экологии человека: 4-е изд., испр. и доп. М.: Издательский центр «Академия», 2008. 528 е.).

Пектиновые вещества, содержащиеся в овощных культурах попадая в желудочно-кишечный тракт, образуют гели, которые обволакивают стенки желудка и кишечника, устраняя острое химическое воздействие ряда веществ, за счет чего снижаются воспалительные процессы слизистой оболочки и язвообразование. Клетчатка улучшает моторную деятельность кишечника, оказывает положительное влияние на развитие полезной кишечной микрофлоры - необходимого элемента процесса переваривания пищи (Сокольский И. Капуста знакомая и не очень // Наука и жизнь. 2005. №2. URL: http://www.nkj.ru).

В отличие от продуктов зернового хозяйства и животноводства минеральные вещества овощей при пищеварении образуют соединения со щелочными свойствами, что способствует поддержанию слабощелочной реакции крови и нейтрализуют вредное влияние содержащихся в мясе, хлебе и жирах веществ с кислыми свойствами. Включение овощей в рацион делает его гармоничным, препятствует возникновению желудочно-кишечных заболеваний (Матвеев В.П, Рубцов М.И. Овощеводство. М.: Агропромиздат, 1985. 431с.).

Огородные культуры обеспечивают наш организм на 50-60% углеводами и диетическими волокнами, на 15-20% белковыми веществами и на 60-70% витаминами и минеральными солями. Овощи богаты органическими кислотами (лимонной, щавелевой, яблочной), без которых затруднено усвоение минеральных веществ. Биохимический состав овощей определяет их назначение для профилактики и лечения различных заболеваний (Борисов В.А. Каждый овощ ценен по-своему: Приусадебное хозяйство. 2008. №9. С. 31-33).

Содержание углеводов в овощных культурах и картофеле колеблется от 2

до 19%, они представлены хорошо растворимыми и легкоусвояемыми сахарами. Наиболее богаты углеводами морковь (до 7%), свёкла (до 14%), картофель (до 19,7%). В овощах и картофеле много воды, на долю которой приходится от 7595%. Большинству овощей присуща низкая энергетическая ценность - в среднем до 84 кДж на 100 г, при большем содержании Сахаров до 105-167 кДж (25^Ю ккал) на 100 г, у картофеля - 348 кДж (83ккал) на 100 г продукта за счет значительного содержания крахмала (Губергриц А.Я., Линевский Ю.В. Лечебное питание // Справочное пособие 3-е изд. перераб. и доп. К.: Высш. шк. головное изд-во, 1989. 398 е.).

Картофель является продуктом массового питания населения. Он обладает уникальным набором органических и неорганических соединений жизненно-важных для человеческого организма. Клубни его являются основным поставщиком калия. Содержание витамина С невысокое, но так как он потребляется в больших количествах и в течение всего года, это характеризует его как один из основных источников аскорбиновой кислоты (Все о лекарственных растениях на ваших грядках: под.ред. Раделова С.Ю. СПб: ООО «СЭКО», 2010. 224 е.).

Овощи и клубни картофеля состоят из живых клеток, в которых протекают биохимические процессы в течение всего срока хранения. Поэтому все из перечисленных свойств и�