Одной из важнейших, глобальных проблем нашего времени является обеспечение людей пищей. Основными создателями пищевых веществ на Земле являются зеленые растения, которые в процессе фотосинтеза способны под действием лучей солнца синтезировать углеводы и другие органические вещества из углекислого газа, воды и минеральных солей. Наряду с фотосинтезом известен и другой, менее существенный процесс – хемосинтез, в ходе которого некоторые микроорганизмы почвы синтезируют из двуокиси углерода органические вещества при окислении неорганических соединений (аммиака, нитратов, сероводорода, водорода, закиси железа). Образовавшиеся органические вещества, являющиеся энергетической основой пищи, начинают мигрировать по трофическим путям и различных экологических системах, поступают в организм человека в виде продуктов питания растительного и животного происхождении. Одновременно по пищевым цепям движутся чужеродные непищевые компоненты, в основном антропогенного происхождения, которые загрязняют почву, воздух и водоемы (см. схему).
Центральное место в круговороте веществ, происходящем в биосфере, занимает почва. Она находится в постоянном взаимодействии с другими экосистемами – атмосферой, гидросферой, растительным миром и др., являясь важным звеном пути поступления непищевых компонентов к человеку. При этом особую опасность для здоровья человека представляют чужеродные не пищевые компоненты, стойкие к окружающей среде. К ним относятся ксенобиотики (чужеродные химические вещества) и биологические контаминанты (патогенные микроорганизмы, гельминты, вирусы и др.). Ксенобиотики попадают в пищу не только в результате загрязнения химическими веществами продуктов при их получении, переработке, хранении и реализации населению, но и в процессе преднамеренного введения в продукты питания в виде пищевых добавок (см. схему).
В настоящее время доказано, что ксенобиотики из окружающей среды поступают в организм человека в основном с пищей: нитраты и нитриты – преимущественно с овощами и картофелем (около 70% от суточного поступления этих веществ), остальные (30%) – с водой, мясными продуктами и пр. Поступление радионуклидов происходит в незначительных количествах с водой (примерно 5%) и с вдыхаемым воздухом (1%), но в основном с пищевыми продуктами растительного и животного происхождения (около 94 %). Радионуклиды попадают внутрь организма по цепочке почва – растительность – человек или почва – растительность – животные – человек. Основным путем поступления пестицидов в организм человека является также пищевой. Так, например, 95% пестицидов поступает с продуктами питания, 4,7 % – с водой, только 0,3% – с атмосферным воздухом, и совсем незначительные количества проникают в организм через кожу. Следует подчеркнуть, что основная миграция пестицидов по пищевой цепи имеет место во всех биологических видах экосистем. При этом в водной пищевой цепи наблюдается значительная кумуляция ксенобиотиков. Причина явления состоит в том, что гидробионты не только лишены механизма, защищающего их от накопления чужеродных химических веществ, но и энергично их кумулируют. Хороший пример приводит эколог Ю.Одум: если в воде водоема содержится незначительное количество ДДТ, то уже в планктоне концентрация его увеличивается в 800 раз, а в ткани щуки – а 26 тыс. раз, в тканях цапли – в 70 тыс. раз а в тканях баклана, питающегося более крупной рыбой – уже в 528 тыс. раз по сравнению с содержанием этого пестицида в воде.
Накопление загрязняющих веществ в одной экосистеме, особенно соединений тяжелых металлов, отмечалось многими учеными. Так, имеются данные, указывающие на значительную кумуляцию загрязняющих веществ по пищевой цепи байкальскими гидробионтами. Например, если концентрацию загрязняющих веществ оз. Байкал принять за единицу у эпишура, то у циклона, питающегося последним, она увеличивается в 4,6 раза, у голомянки – в 14,1 раза, у омуля – в 22,4 раза, а у нерпы – в 120,6 раза. При этом poль потребления загрязняющих веществ из водной среды снижаются с ростом трофического положения гидробионта. Так, около 22% содержания чужеродных веществ в ткани циклона обусловлено их поступлением из воды оз. Байкал, в ткани нерпы – менее 1% аккумулированных ксенобиотиков имеет водное происхождение.
Таким образом, ведущим путем поступления чужеродных химических веществ для всех экосистем, в том числе и для человека, следует считать пищевую цепь. В этой связи существование различных ведомственных ПДК для загрязняющих окружающие среды веществ в зависимости от степени чувствительности к ним отдельных видов экосистем является, на ваш взгляд, необоснованным, так как тем самым нарушается единство живой и неживой природы. В качестве иллюстрации можно привести ПДК для кадмия, содержание которого в питьевой воде допускается на уровне 0,001 мг/л, в воде рыбохозяйственных водоемов – 0,005 мг/л, а в сточных водах, попадающих в водоемы, – 0,1 мг/л. При этом реально существуют различные ПДК и для многих других ксенобиотиков в воде объектов культурно-бытового и хозяйственно-питьевого водопользования. Последние более соответствуют эколого-гигиеническим принципам охраны природы и здоровья человека. Отличаются также ПДК химических веществ в воде водоемов, используемых для нужд человека и рыбохозяйственных целей. По-видимому, обоснованная ПДК для ксенобиотиков и окружающей среде должна быть единой для всех экосистем и устанавливаться по самому чувствительному виду данной пищевой цепи. В связи с этим при обосновании ДСД (допустимой суточной дозы) ксенобиотиков в их ПДК в продуктах питания следует учитывать экологический коэффициент запаса. Так, при расчетах ДСД ксенобиотика целесообразно максимальную недействующую дозу (МНД), устанавливаемую обычно и хроническом токсикологическом эксперименте на крысах, не уменьшать на произвольный коэффициент запаса (К,), равный 100, а выбирать данный коэффициент с учетом экологического коэффициента безопасности. Этот коэффициент необходимо рассчитывать по наиболее чувствительному к изучаемому ксенобиотику экологическому виду пищевой цепи начиная с его миграции по трофическим путям из окружающей среды в растительный и далее в животный мир природы (см. схему). Так с учетом эколого-гигиенической концепции питания надлежит в эксперименте изучать степень воздействия нормируемого ксенобиотика на растения (особенно сельскохозяйственные продовольственные культуры), а затем определять влияние этих растений на организм травоядных животных и лишь после этого оценивать неблагоприятное действие данного ксенобиотика на организм всеядного животного, потребляющего продукты травоядного животного (молоко, масло, мясо и др.).
При этом можно выявить наиболее чувствительный вид экосистемы и рассчитывать экологический коэффициент опасности (или степень безопасности) миграции ксенобиотика по пищевой цепи, как это ранее показано на примере ДДТ. Целесообразно экспериментально обоснованные ПДК ксенобиотиков, разработанные с учетом эколого-гигиенических принципов нормирования, регулярно через 5 или 10 лет подвергать пересмотру органами здравоохранения совместно с другими заинтересованными службами на основе анализа состояния как здоровья населения, так и окружающей природы и при необходимости проводить коррекцию этих норм чужеродных веществ в различных продуктах растительного и животного происхождения.
Если в пищевой цепи циркулирует несколько ксенобиотиков, обладающих синергизмом, то надлежит проводить оценку содержания ксенобиотиков в различных звеньях пищевой цепи, исходя из общепринятой формулы суммационного эффекта. При этом целесообразно введение дополнительных коэффициентов, характеризующих потенцирование эффекта:
где С1, С2... Сn – концентрации различных ксенобиотиков в пищевой цепи; К1, K2.. Kn – коэффициенты потенцирования совместного действия ксенобиотиков в пищевой цепи. Недостаточное внимание к антропогенным воздействиям на различные пищевые цепи экосистем привело к тому, что концентрации ксенобиотиков, и особенно соединений тяжелых металлов, значительно превышают утвержденные ПДК их в продуктах питания. Так, в 1967 г. в Швеции органы здравоохранения запретили вылов и продажу рыбы из 40 озер и рек в связи с высоким содержанием метилртути. В рыбе из залива Минамата (Япония), вызвавшей массовые пищевые отравления, содержание ртути составило 8 – 30 мг/кг. В настоящее время глобальные антропогенные воздействия привели к тому, что даже фоновое содержание ксенобиотиков в различных продуктах питания часто приближается к утвержденным ПДК и даже превышает их (табл. 1, 2). Данные, представленные на табл. 1, 2, указывают на необходимость усиления санитарно-гигиенического контроля за охраной окружающей среды, совершенствования технологии производства и очистки выбросов, внедрения безотходных и малоотходных технологических процессов, правильного применения агрохимии в сельском хозяйстве. Глобальное загрязнение окружающей среды вредными антропогенными факторами, превышающее возможности естественного самоочищения (дезинтоксикации) природы, требует уже сейчас изменения стратегии развития биосферы и образа жизни на Земле. По-видимому, пришло время, когда для предупреждения химической патологии алиментарного происхождения целесообразно пересмотреть в сторону ужесточения существующую практику так называемого снижения выбросов вредных веществ в окружающую среду путем разбавления стоков чистой воды или наращиванием высоты трубы промышленного предприятия. Ведь при этих мероприятиях ксенобиотики не улавливаются, не производится их надежное захоронение, они по-прежнему поступают в окружающую среду в тех же количествах, хотя в несколько меньших концентрациях. В дальнейшем, по мере продвижения по пищевой цепи, они не рассеиваются, а, наоборот, накапливаются (концентрируются), что создает опасность для здоровья человека при использовании в питании продуктов биологического накопления.
Охрана окружающей среды – комплексная проблема науки, производства и общественной деятельности. Для народного хозяйства отнюдь не безразлично, какими усилиями и затратами можно достичь оздоровления окружающей среды. Поэтому особое внимание следует уделить экономическому обоснованию природоохранных мероприятий и анализу их эффективности с народнохозяйственных позиций. Так, например, по данным зарубежных исследователей и расчетам, проведенным на кафедре экономики Сумского филиала Харьковского политехнического института им. В. И. Ленина, доля ущерба здравоохранению (в виде повышенной заболеваемости населения) в общем ущербе народному хозяйству, наносимом загрязнением окружающей среды, колеблется от 60 до 80%.
Кроме улучшения дела охраны окружающей среды, необходимо дальнейшее совершенствование технологии обработки, храпения и реализации продуктов питания с целью уменьшения содержания чужеродных непищевых компонентов в пище и тем самым снижения опасности возникновения инфекций, интоксикаций, злокачественных опухолей, аллергозов, аномалий развития, мутационных изменений и др. В питании человека важно не только уменьшить содержание ксенобиотиков и биологических контаминантов, но и сохранить в ней как главные пищевые вещества (белки, углеводы, жиры, витамины и др.), так и ряд природных пищевых компонентов (см. схему). В связи с этим перспективны эколого-гигиенические безотходные технологии производства в молочной, мукомольной, консервной и других отраслях пищевой промышленности, внедрение которых необходимо для получения продуктов с высокой пищевой и биологической ценностью. Это, во-первых, даст возможность рациональнее использовать человеку главные пищевые вещества (нутриенты) как источник энергии и структурных компонентов отдельных органов и систем организма; во-вторых, будет способствовать сохранению природных пищевых компонентов, таких как пищевые волокна, флеворные вещества (вкусовые, ароматические, цветовые), целебных фармакологических соединений и других компонентов, являющихся биорегуляторами и биостимуляторами важнейших процессов жизнедеятельности человека. В-третьих, современными технологическими приемами можно добиться разрушения антиалиментарных веществ – специфических антагонистов обычных пищевых веществ. К антиалиментарным веществам относятся ингибиторы протеина, антивитамины, деминерализующие факторы, подавляющие утилизацию минеральных элементов. В-четвертых, такими современными технологическими средствами можно достичь разрушения или существенного уменьшения содержания тех фармакологических соединений, которые оказывают токсическое действие на организм человека (гистамин, серотонин, тирамин, ДОФА, фазин, амигдалин, соланин и др.). В-пятых, рационально сохранять в продуктах питания полезные для человека микроорганизмы (молочнокислые бактерии, пищевые дрожжи и др.), которые улучшают усвоение пищевых веществ и оказывают благоприятное действие на эндоэкологию микроорганизмов толстого кишечника, снижая эндогенную интоксикацию вредными продуктами синтеза гнилостной микрофлоры. В-шестых, важно с гигиенических позиций в процессе храпения, технологической обработки продуктов и реализации последних населению не допустить вторичного загрязнения их чужеродными непищевыми компонентами (см. схему).
Доказать исключительную важность и целесообразность разработки и внедрения эколого-гигиенических безотходных технологий, направленных на охрану окружающей среды и улучшение (рационализацию и сбалансированность) структуры питания населения, можно на примере предприятий молочной промышленности. Так, при переработке на молочных заводах молока с целью изготовления сливок, творога, сыра, животного масла и других продуктов образуются так называемые «отходы» производства вторичные продукты в виде обезжиренного молока, пахты, молочной сыворотки, которые во многих случаях как у нас в стране, так и за рубежом сбрасывают в канализацию. Однако эти «отходы» производства, обладая низкой энергетической ценностью, содержат жизненно важные, биологически ценные пищевые вещества; лецитиновый комплекс, полиненасыщенные жирные кислоты, витамины группы В и С, широкий набор минеральных веществ, белки, лактозу. По данным Международной молочной федерации, из более чем 80 млн. т молочной сыворотки, получаемых в мире в настоящее время, около 40 млн. т сливается в канализацию. Несовершенные технологические процессы приводят к тому, что ежегодно теряется около 400 тыс. т молочного белка, 1 млн. 600 тыс. т молочного сахара (лактозы), значительные количества других биологически ценных незаменимых пищевых веществ. Такое пренебрежительное отношение к ценнейшим пищевым веществам сопровождается также осложнением экологической ситуации на территориях, расположенных вокруг молочных предприятий.
В связи с этим в странах с развитой молочной промышленностью за последние 12 – 15 лет все большее количество молочной сыворотки, пахты и обезжиренного молока перерабатывается в сухие и сгущенные низкожировые продукты на производствах, применяющих эколого-гигиенические безотходные технологии с целью наиболее полного и эффективного использования биологически ценных пищевых веществ в изготовлении различных молочных, колбасных, хлебобулочных и других продуктов питания, в том числе диетических.
Таким образом, проводимая в настоящее время работа по организации рационального питания различных групп населения лечебно-профилактического питания работающих с особо вредными условиями труда, а также лечебного (диетического) питания лиц с различными заболеваниями отдельных органов и систем должна быть основана на эколого-гигиенической концепции питания человека. Данная концепция направлена как на охрану внутренней среды человека, так и на нормализацию процессов его жизнедеятельности, которые тесно связаны с окружающей средой, составляя в природе единую и взаимосвязанную экологическую систему. Неразумное нарушение взаимодействия этой экосистемы в природе может не только привести к отрицательному влиянию на показатели здоровья человека, его производительности труда и продолжительности жизни, но и превратиться в глобальную агрессию против самих основ жизни на Земле.
