Пути снижения содержания нитратов, радионуклидов, пестицидов и тяжелых металлов в овощах

Нитраты – продукт жизнедеятельности нитрифицирующих почвенных бактерий, являющихся главным источником азотного питания растений, без которого невозможно само существование растительного организма. Азот входит в состав всех белков, нуклеиновых кислот, хлорофилла, фосфатидов, ферментов и других органических соединений растительных клеток. Главным источником азота для питания растений служат соли азотной кислоты (нитраты) и соли аммония (аммиачные соединения).

В самом растении N03 и NH4 играют разные роли. Нитраты являются транс- портной формой азота для растений. Больше всего их накапливается в проводящих частях (стебель, черешки, кочерыга, прожилки листа), меньше – в пластинках листьев, еще меньше – в корнеплодах, плодах и семенах. Нитраты могут аккумулироваться в больших количествах без вреда для растений. Они выполняют функцию резервного азота для синтеза белков и аминокислот в растениях. Именно запасная форма нитратов, накопленных в продуктовых органах овощных культур, и представляет опасность для человека. В организме человека нитраты трансформи- руются в нитриты, которые при определенных условиях взаимодействуют с вторичными и третичными аминами. В результате образуются нитрозоамины, являющиеся сильнейшими канцерогенами.

Снижение содержания нитратов в пищевом растительном сырье, в том числе овощах – чрезвычайно актуальная проблема, так как в отдельных их видах может накапливаться до 5000 мг на 1 кг сырой биомассы.

По степени возможного аккумулирования нитратов овощи можно разделить на три группы (таблица 1).

Предельно допустимая норма нитратов в сутки – 5 мг N03 на 1 кг массы тела, что при средней массе человека в 80 кг соответствует 400 мг N03 в сутки. Острые отравления нитратами теоретически возможны при длительном и обильном питании продуктами с повышенным содержанием N03.

Министерством здравоохранения и социального развития России установлены предельно допустимые коли-

Нитраты являются транспортной формой азота для растений. Больше всего их накапливается в проводящих частях (стебель, черешки, кочерыга, прожилки листа), меньше – в пластинках листьев, еще меньше – в корнеплодах, плодах и семенах.

Таблица 1. Уровень возможного накопления нитратов в продукции открытого грунта (по В. А. Борисову, 2003)

Накопление нитратов, мг/кг сырой массы нитратов, мг/кг сырой массы	Культура
Высокое (до 5000)	Любисток, кресс-салат, салат кочанный, шпинат, свекла, укроп, кориандр (кинза), капуста листовая, редис, зеленый лук, сельдерей, брокколи
Среднее (300-600)	Цветная капуста, кабачки, тыква, репа, редька, брюква, пастернак, хрен, белокочанная капуста, морковь столовая, огурцы
Низкое (80-100)	Брюссельская капуста, овощной горох, щавель, фасоль, картофель, томаты, лук репчатый, дыни, арбузы, фрукты, ягоды

Таблица 2. Химические вещества, представляющие опасность для человека при избыточном накоплении их в почве и растениях (по С. С. Литвинову, 2008)

Класс опасности	Химическое вещество
I (высокоопасные)	Мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор
II (умеренно опасные)	Бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром
III (малоопасные)	Барий, ванадий, олово, вольфрам, марганец

чества (ПДК) содержания нитратов в овощной продукции с целью контроля ее качества и охраны здоровья человека.

Отложение нитратов в продуктовых органах овощных культур происходит по-разному:

е в мякоти клубней картофеля нитратов немного, больше всего их в сердцевине и кожуре;

• •    в соцветиях цветной капусты нитратов совсем мало. Больше всего их в цветоножках, количество возрастает по мере приближения к стеблю;

• •    в нижней части корнеплодов петрушки нитратов немного, но больше, чем в верхней части;

• •    редис цилиндрической формы более «нитрозагрязненный», чем круглый; выращенный в теплице накапливает их больше, чем грунтовой;

• •    в нижней части корнеплода нитратов содержится больше, чем в середине;

• •    у редьки их количество возрастает от основания корнеплода к верхушке;

• •    наименьше содержание нитратов у лука в средней части луковицы, наибольшее – в донце; в верхней и нижней частях лука их содержание примерно в два раза выше;

• •    при выгонке пера зона стебля над луковицей содержит особенно много нитратов, причем чем ниже, тем больше;

• •    у моркови много нитратов в верхушке и кончике корнеплода, в сердцевине их концентрация выше, чем в коре;

• •    сердцевина и кончик корня у свеклы более насыщены нитратами, чем остальные части корнеплода; много их в верхушке, меньше – в средней части;

• •    у сельдерея содержание нитратов возрастает от верхушки к основанию; в черешках листьев их больше, в листьях меньше;

• •    больше всего нитратов у тыквы в зоне, примыкающей к плодоножке, а также в семенной камере, а меньше всего – в мякоти, чуть больше – в коре;

• •    в мякоти плодов арбуза нитраты распределены равномерно, однако в кожуре их содержание выше в 10-15 раз;

• •    у дыни меньше всего нитратов содержится в семенной камере, мало – в мякоти (оптимально – 50-70 мг/кг сырой массы), больше всего – в коре;

• •    содержание нитратов у кабачка уменьшается от плодоножки к его верхушке, а у патиссона – от периферии к центру, а семенные камеры отличаются

Нитраты могут аккумулироваться в больших количествах без вреда для растений. Они выполняют функцию резервного азота для синтеза белков и аминокислот в растениях. Именно запасная форма нитратов, накопленных в продуктовых органах овощных культур, и представляет опасность для человека.

Таблица 3. Сельскохозяйственные источники загрязнения почв тяжелыми металлами (по С. С. Литвинову, 2008)

Химический элемент	Содержание тяжелых металлов, мг/кг сухой почвы
	Сточные воды	Фосфатные удобрения	Известковые материалы	Азотные удобрения	Органические удобрения	Пестициды
Мышьяк	2-26	2-1200	0,1-24	2,2-120,0	3-25	22-60
Кадмий	2-1500	0,1-170	0,04-0,10	0,05-8,50	0,3-0,8	–
Кобальт	2-260	1-12	0,4-3,0	5,4-12,0	0,3-24,0	–
Хром	20-40000	66-245	10-15	3,2-19,0	5,2-55,0	–
Медь	50-3300	1-300	2-125	1-15	2-55	12-50
Фтор	2-740	850-3800	300	–	7	18-45
Ртуть	0,1-55,0	0,01-1,20	0,05	0,3-2,9	0,09-0,20	0,8-42,0
Марганец	60-3900	40-2000	40-1200	–	30-550	–
Молибден	1-40	0,1-60,0	0,1-15,0	1-7	0,05-3,00	–
Никель	16-5300	7-38	10-20	7-34	7,8-30,0	–
Свинец	50-3000	7-225	20-1250	2-27	6,6-15,0	60
Селен	2-9	0,5-25,0	0,08-0,10	–	2,4	–
Олово	40-700	3-19	0,5-4,0	1,4-16,0	3,8	–
Цинк	700-49000	50-1450	10-450	1-42	15-250	1,3-25,0

Снижение содержания нитратов в пищевом растительном сырье, в том числе овощах – чрезвычайно актуальная проблема, так как в отдельных их видах может накапливаться до 5000 мг на 1 кг сырой биомассы.

более низким содержанием нитратов, чем мякоть или кора;

о у гороха наибольшее количество нитратов накапливается в молодых плодах, возрастая вверх по стеблю, листья содержат мало нитратов, а в усиках их много;

с в плодах баклажанов количество нитратов убывает от плодоножки к верхушке, в центре плодов и в кожице их содержание повышенное, тогда как в мякоти – минимальное.

Допустимые значения по содержанию нитратов в овощных культурах (мг/кг): арбуз – 60; баклажан – 300; зелень – 2000; дыня – 90; капуста ранняя – 900 и поздняя – 500; кабачок –

400; картофель 250; лук репчатый – 80; лук зеленый – 600; морковь ранняя – 400 и поздняя – 250; огурец грунтовый – 150 и тепличный – 400; перец сладкий грунтовой – 150 и тепличный – 300; редис – 1500; редька – 1000; салат – 2000; свекла столовая – 1400.

Предельно допустимые количества (ПДК) содержания нитратов в овощах в России более жесткие, чем во многих странах Европы, и выдерживать их можно только при строгом соблюдении технологических параметров производства, для чего рекомендуется:

• •    применение зональных технологий, адаптированных к выращиваемым культурам;

• •    подбор сортов для производства овощебахчевой продукции и картофеля, которые генетически предрасположены к низкому уровню накопления нитратов;

• •    регулярный контроль соответствия содержания азота в почве и растениях на отдельных фазах развития растений рекомендуемым нормам;

• • отказ от подкормки овощных культур азотными удобрениями во второй половине вегетации растений (внесение их не позднее, чем за 1-1,5 месяца до уборки позднеспелых овощей);

е применение внекорневых подкормок растений микроэлементами (бор, молибден) для ускорения созревания овощей и снижения в них избытка нитратного азота;

• □    соблюдение сортовой агротехники выращиваемых культур, оптимальные сроки посева (посадки) и густота стояния растений, поддержание сбалансированного питания в период вегетации:

• •    недопущение повышенного содержания в почве нитратного азота (свыше 30 мг N0₃ на 100 г почвы), а для его связывания и замедления процессов нитрификации необходимо регулярно вносить в почву соломистый навоз, соломенную резку, древесные опилки, сидераты и иные органические отходы, богатые клетчаткой, которые замедляют высвобождение нитратного азота в почве за счет интенсивного размножения микроорганизмов, потребляющих нитраты;

• •    дробное внесение минеральных удобрений: разовое внесение не должно превышать 70 кг/га д.в. азотных удобрений и фосфорных удобрений – 80 кг/га в д.в.;

• •    интеграционные процессы, проводимые в отрасли, в условиях деградированной среды обитании также должны быть безвредными для населения, пищевого сырья и биосферы.

Тяжелые металлы

Такое название получили химические элементы с массой более 40, или, по определению ряда ученых, с плотностью более 5 г/см3. Наряду с нитратами они отрицательно влияют на потребительские качества овощей. Среди тяжелых металлов есть чрезвычайно опасные для человека, и предупреждение их накопления в почве и растениях – проблема весьма актуальная (таблица 2).

Несмотря на то, что тяжелые металлы могут быть опасными для человека, многочисленными опытами и практикой доказано и положительное действие ряда элементов, например, меди, молибдена, селена, железа, цинка и других, на рост и развитие сельскохозяйственных растений. Поэтому определение «тяжелые металлы» справедливо, когда содержание в почве или в растении того или иного элемента превышает предельно допустимые нормы, которые, как и наличие нитратов, регламентирует Минздравсоцраз-внтня России.

Если концентрация этих элементов ниже ПДК, их относят к группе микроэлементов. Исключением из этого правила являются ртуть, кадмий и свинец.

Токсичность тяжелых металлов связана с подавлением активности ферментов и синтезом в растениях белковых соединений, нарушающих обмен веществ в организме человека.

Источниками загрязнения почв токсическими элементами и тяжелыми металлами являются сточные воды населенных пунктов и промышленных предприятий, в которых может быть высокое содержание кадмия, хрома, марганца, свинца, никеля, цинка. Существенное загрязнение почв может быть обусловлено сверхнормативным применением доломитовой муки, местных органических удобрений и пестицидов. Основными источниками загрязнения почв при выращивании овощных культур являются химические вещества, входящие в состав различных агрохимикатов (таблица 3).

Кадмий может поступать в почву с суперфосфатом, навозом, а также с осадками сточных вод, сапропелем, вносимым в почву в качестве удобрения.

Свинец большей частью попадает в окружающую среду с выхлопными газами автомобилей, осадками, промышленными отходами свинцовоцинковых и металлургических заводов, городским мусором и сточными водами. Он в небольших количествах присутствует в минеральных удобрениях, навозе, компостах.

Из вышеперечисленных загрязнителей наибольшую опасность для почв и овощей представляют выхлопные газы автотранспорта. По этой причине не следует размещать посевы и посадки

овощных культур ближе 100-200 м от автомагистрали.

Учитывая биологические особенности выращиваемых культур, и применяя адаптированные технологии, можно снизить загрязнение солями тяжелых металлов овощных растений, размещаемых на проблемных участках. К примеру, зеленые культуры (салат, шпинат, укроп, петрушка, сельдерей) не следует выращивать на таких участках, так как они являются накопителями тяжелых металлов и радионуклидов.

На подверженных загрязнению участках экологически более безопасно возделывание овощных культур, имеющих мощную корневую систему (капуста, свекла столовая, тыква, томат, баклажан), чем растений, корневая система которых мелко располагается в пахотном слое (лук, чеснок, редис и др.).

Раннеспелые сорта и гибриды овощных культур обеспечивают получение экологически более чистой продукции, чем средне– и позднеспелые.

Биологическому поглощению избытка токсикантов в почве способствует запашка органики (солома, листовой опад, сидераты, древесные опилки, лигнин) благодаря интенсивному развитию микроорганизмов, что ограничивает поступление тяжелых металлов в растения.

В процессе возделывания овощных культур на проблемных участках следует вносить большие нормы известковых и калийных удобрений (хлористый калий, калимагнезия, доломитовая мука), так как они являются антагонистами стронция, цезия, меди, цинка и других тяжелых металлов и переводят их в менее доступные для растений формы.

На загрязненных участках не рекомендуется обильное орошение, так как оно может активизировать усиление роста корней, расположенных в верхних слоях почвы, в которой, как правило, находится большая часть – токсикантов.

Глубокая обработка почвы (плантажная, двухъярусная вспашка, чизе-левание) также способствует снижению концентрации тяжелых металлов, радионуклидов и пестицидов в верхних слоях почвы.