AN INVESTIGATION OF THE IMPACT OF ZONES OF ANTHROPOGENIC INFLUENCE ON PRODUCT SAFETY INDICATORS

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ЗОН НА ПОКАЗАТЕЛИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОДУКЦИИ

Научная статья

Симеониди Д.Д.*

ORCID: 0000-0001-6022-8793,

Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова, Владикавказ, Россия

* Корреспондирующий автор (artemida73[at]mail.ru)

Аннотация

В статье приводится анализ результатов исследований по изучению влияния антропогенных факторов на показатели безопасности продукции животного происхождения. Особый интерес, в рамках данного исследования, представляет изучение животных, являющихся чувствительным индикатором начальных стадий загрязнения тяжелыми металлами. Они аккумулируют элементы в доступных «биологически активных» формах и отражают фактический уровень загрязнения экосистем и, благодаря тесной связи с почвенными условиями и ограниченной территории обитания, могут быть хорошими индикаторами химического загрязнения биосферы. Изучено содержание ксенобиотиков, попадающих в продукты питания из внешней среды по следующей пищевой цепи: почва - растение – животное – человек.

Ключевые слова: тяжелые металлы, безопасность, ксенобиотики, окружающая среда.

AN INVESTIGATION OF THE IMPACT OF ZONES OF ANTHROPOGENIC INFLUENCE ON PRODUCT SAFETY INDICATORS

Research article

Simeonidi D.D.*

ORCID: 0000-0001-6022-8793,

North Ossetian State University, Vladikavkaz, Russia

* Corresponding author (artemida73[at]mail.ru)

Abstract

The article provides an analysis of the results of research on the influence of anthropogenic factors on the safety indicators of animal products. Of particular interest in this study is the study of animals, which are a sensitive indicator of the initial stages of heavy metal pollution. They accumulate elements in accessible "biologically active" forms and reflect the actual level of pollution of ecosystems and, due to their close connection with soil conditions and limited habitat, can be good indicators of chemical pollution of the biosphere. The author also examines the content of xenobiotics entering food from the external environment along the following food chain: soil - plant - animal - human.

Keywords: heavy metals, safety, xenobiotics, environment.

Введение

По данным многочисленных исследований, на окружающую среду за последнее время оказывается усиленное антропогенное и, вследствие этого, техногенное воздействие. Уровень оказываемого воздействия ксенобиотиков на внешнюю среду прогнозируется с помощью следующих факторов: состав, происхождение вещества, его концентрация и способность к кумулятивным свойствам, а также к суммированию и сверхсуммированию эффектов. Врожденные аномалии, общая утомляемость организма, изменения, связанные с почечной недостаточностью, с опорно-двигательным аппаратом и другие отклонения, происходящие в организме человека, возникают также вследствие влияния загрязняющих внешнюю среду веществ [4].

Механизм попадания ксенобиотиков в человеческий организм связан со сложными пищевыми цепочками и схемами. Наиболее простой является схема, по которой происходит загрязнение через почву в растения, далее в организм животного и человека, как конечного звена пищевой цепи. Анализируя многочисленные исследования ряда авторов, о трансформации различных загрязнителей, в частности ионов тяжелых металлов, из почвы в растительное сырье, можно прогнозировать значительное загрязнение продукции тяжелыми металлами.

Основная часть

При оценке задач антропогенного, техногенного, а также социального развития республики Северная Осетия - Алания и города Владикавказа, как современного крупного многофункционального города с хорошо развитой промышленностью, большое место занимает охрана и улучшение состояния внешней среды, оказывающей значительное влияние на уровень жизни и здоровья, а также благосостояния населения республики и соседних регионов [8, С. 218 – 221].

В современных условиях одним из существенных направлений, определяющих здоровье младенцев, детей и взрослых, сохранения генофонда нации является обеспечение такого важного показателя, как безопасность сырья растительного и животного происхождения, и продуктов, получаемых из него.

При проведении ежегодного мониторинга внешней среды в республике и анализа ряда научных докладов специалистов, было выявлено, что за короткий срок значительно возросло количество загрязненного воздуха, водной среды и почв [1, С. 3 – 11].

Учитывая это, нами были поставлены задачи по определению в сырье животного происхождения, как объекта биосферы, ионов тяжелых металлов. Выбор хозяйств для проведения научно-хозяйственного опыта был обусловлен рядом факторов: различными агротехническими особенностями их расположения, особенностями источников загрязнения, метеорологическими особенностями, геохимических факторов и ландшафтной обстановки в целом.

Перед началом экспериментальных работ было проведено распределение объектов исследований по различным техногенным зонам, в зависимости от удаленности от промышленных объектов и центра города. Вследствие этого было принято условное обозначение зон для исследований: зона 1 - густонаселённый район; зона 2 - район, в котором сконцентрировано промышленное производство республики; зона 3 - район, наиболее удаленный от промышленного центра и города; зона 4 - район, загрязненный нефтепродуктами.

Исследования на содержание загрязняющих веществ, в частности в мясном сырье крупного рогатого скота выращиваемом и вырабатываемом в различных зонах, проводилось в течение нескольких лет. В качестве материала использовалось мясо бычков в возрасте шести и восемнадцати месяцев. Все объекты находились в одинаковых условиях содержания и откорма. Часть экспериментальных исследований показана на рисунках 1 - 3.

Анализируя данные рисунка 1, показано следующее: показатели безопасности в мясе молодняка крупного рогатого скота в возрасте 6 месяцев не превышают допустимые уровни. Следует отметить, что во всех образцах присутствуют соли тяжелых металлов, причем в продукции, взятой из первой и четвертой техногенных зон, их содержание выше, чем во второй и третьей зонах. Данный результат носит закономерный характер, так как по анализу загрязнения воздуха и почвы первая и четвертая зоны являются наиболее загрязненными.

В образцах первой зоны отмечено значительное содержание таких металлов как медь (Cu) – концентрация этого элемента превышает в 19 и 39 раз соответственно; и свинец (Pb) – в 3 и 10 раз. Разница в концентрации таких тяжелых металлов, как цинк и кадмий (Zn, Cd) в мясе молодняка крупного рогатого скота (6 месяцев) была недостоверной.

Рис. 1 – Содержание тяжелых металлов в мясе бычков, 6 месяцев

 

Далее исследования проводились в экспериментальных группах тех же техногенных зон. Но в качестве объектов исследований выбиралось мясо бычков, но в уже 18 - месячном возрасте. По данным, представленным на рисунке 2, отмечается значительное содержание меди и цинка. Отмечено значительное увеличение исследуемых показателей безопасности, учитывая возрастные особенности объектов исследований. Уже в образцах 1 и 4 зон исследования показано значительное превышение допустимых уровней по содержанию ионов тяжелых металлов в сырье животного происхождения.

Рис. 2 – Содержание тяжелых металлов в мясе бычков (18 месяцев)

 

По проведенным результатам показано, что в мясе молодняка крупного рогатого скота в 6-месячном возрасте отмечено значительное содержание таких металлов как медь, цинк и кадмий; в мясе бычков в возрасте 18 месяцев отмечено повышенное содержание всех исследуемых элементов. Следует отметить, высокую кумулятивную способность ионов тяжелых металлов в мясе бычков.

Также при проведении исследований в течение нескольких лет установлено, что содержание ионов тяжелых металлов в мясе, проанализированном в последние годы исследования значительно выше по сравнению с началом исследований, что, следовательно, связано с прогрессирующим техногенезом в республике (рисунок 3).

Рис. 3 – Средние концентрации тяжелых металлов в мясе по годам

 

При рассмотрении техногенных зон РСО-Алания показано, что тяжелые металлы располагаются по мере увеличения концентрации в следующей последовательности: Cd, Pb, Cu, Zn (четвертая зона) → Cd, Pb, Cu, Zn (первая зона) → Cd, Pb, Cu, Zn (вторая зона) → Cd, Pb, Cu, Zn (третья зона). Показатели безопасности мяса, выращиваемого и вырабатываемого в наиболее загрязненный районах, превышают требования санитарных правил и норм, и при кумулятивной способности дают эффект сверхсуммирования.

В ходе проведения экспериментальных исследований на содержание тяжелых металлов в мясном сырье, нами было выявлено наличие еще ряда ксенобиотиков, не нормируемых санитарными правилами и нормами в России. Это такие элементы как, титан, ванадий, кобальт, молибден, вольфрам. По данным зарубежных исследований показано, что их повышенное содержание в организме человека может приводить к ряду серьезных изменений [5, 9, С. 422 – 426].

Заключение

Таким образом, во всех экспериментальных точках обнаружено содержание солей тяжелых металлов, а также других химических веществ, не нормируемых в Российской Федерации. Содержание ионов тяжелых металлов в мясе первой и четвертой техногенных зон не соответствует медико-биологическим требованиям и санитарным нормам качества продовольственного сырья и пищевой продукции. По результатам факторного анализа высокие концентрации Pb, Cu, Cd, Zn связаны с четвертой зоной. Наименьшие концентрации Pb, Cu, Cd, Zn связаны с третьей зоной. В первой зоне концентрации Pb, Cu, Cd, Zn меньше, чем в четвертой, но больше, чем во второй зоне.

Считаем необходимым проведение дальнейших исследований по изучению механизма попадания ксенобиотиков химического происхождения в организм человека, в том числе вызывающих у взрослого и детского населения «отдаленные последствия». В дальнейшем планируется изучение корреляции между содержанием металлов в пищевых продуктах и распространением ряда заболеваний у населения республики.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Доклад об экологической ситуации в Республике Северная Осетия-Алания в 2019 году: Министерство природных ресурсов и экологии Республике Северная Осетия-Алания, Владикавказ, 2020. – 69 с.
2. Российская Федерация. Законы. Технический регламент ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», принятый Решением Комиссии Таможенного союза от 9 декабря 2011 г. № 880.
3. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.3.2.1078-01 (с изменениями на 6 июля 2011 года) – Введ. 2002 – 07 – 01. – М., 2002. – 160 с.
4. Димитриев А.Д. Безопасность продовольственного сырья и продуктов питания: учебное пособие / А.Д.Димитриев, Г.О.Ежкова, Д.А. Димитриев и др.; Казанский национальный исследовательский технологический университет. – Казань: Казанский научно-исследовательский технологический университет (КНИТУ), 2016. – 188 с.
5. Рейли К. Металлические загрязнения пищевых продуктов / К. Рейли. - М: Агропромиздат, 1985. – 184 с.
6. Антипова Л.В. Методы исследования мяса и мясных продуктов / Л.В. Антипова, И.А. Глотова, И.А. Рогов – М: Колос, 2004. – 571с.
7. Позняковский В.М. Гигиенические основы питания: качество и безопасность пищевых продуктов / В.М.Позняковский. – 5-е изд., испр. и доп. – Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2007. – 456 с.
8. Симеониди Д.Д. Проблемы качества жизни в эпоху научно-технического прогресса / Д.Д. Симеониди, Ф.Л. Тедеева // Материалы II Международной научно-технической конференции «Продовольственная безопасность: научное, кадровое и информационное обеспечение», Воронеж, 11 – 12 ноября 2015. – с. 218 – 221.
9. Симеониди Д.Д. Анализ влияния техногенных факторов на убойные или мясные качества животных / Д.Д. Симеониди // Материалы XI Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы химии, биологии и биотехнологии», Владикавказ, 18-20 мая 2017. – с. 422 – 426.
10. Arutyunyanz A.A. Characterization of condition of the sewage water and the level of the soil pollution by polygons of waste matter of Republic of North Ossetia – Alania / A.A. Arutyunyanz, N.A. Salamova, D.D. Simeonidi // International Science And Technology Conference On Earth Science, Istcearthscience 2019 Russky Island, march 04-06th 2019 г. – P. 032053.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Doklad ob jekologicheskoj situacii v Respublike Severnaja Osetija-Alanija v 2019 godu [Report on the environmental situation in the Republic of North Ossetia-Alania in 2019] : Ministerstvo prirodnyh resursov i jekologii Respublike Severnaja Osetija-Alanija, Vladikavkaz, 2020. – 69 p. [in Russian]
2. Rossijskaja Federacija. Zakony. Tehnicheskij reglament TR TS 021/2011 «O bezopasnosti pishhevoj produkcii» [Technical Regulation TR CU 021/2011 «On Food safety»], : federal law: [adopted by the Decision of the Customs Union Commission No. 880 of December 9, 2011]. [in Russian]
3. Sanitarno-jepidemiologicheskie pravila i normativy SanPiN [Sanitary and epidemiological rules and regulations] 2.3.2.1078-01 (s izmenenijami na 6 ijulja 2011 goda) – Vved. 2002 – 07 – 01. – M., 2002. – 160 p. [in Russian]
4. Dimitriev A.D. Bezopasnost' prodovol'stvennogo syr'ja i produktov pitanija: uchebnoe posobie [Safety of food raw materials and food products] / A.D. Dimitriev, G.O. Ezhkova, D.A. Dimitriev et al.; Kazanskij nacional'nyj issledovatel'skij tehnologicheskij universitet. – Kazan': KNITU, 2016. – 188 p. [in Russian]
5. Rejli K. Metallicheskie zagrjaznenija pishhevyh produktov [Metallic contamination of food products] / K. Rejli. - M: Agropromizdat, 1985. – 184 p. [in Russian]
6. Antipova L.V. Metody issledovanija mjasa i mjasnyh produktov [Methods of research of meat and meat products] / L.V. Antipova, I.A. Glotova, I.A. Rogov – M: Kolos, 2004. – 571 p. [in Russian]
7. Poznjakovskij V.M. Gigienicheskie osnovy pitanija: kachestvo i bezopasnost' pishhevyh produktov [Hygienic basics of nutrition: food quality and safety] / V.M. Poznjakovskij. – 5-th ed. – Novosibirsk: Sibir university publishing house, 2007. – 456 p. [in Russian]
8. Simeonidi D.D. Problemy kachestva zhizni v jepohu nauchno-tehnicheskogo progressa [Problems of quality of life in the era of scientific and technological progress] / D.D. Simeonidi, F.L. Tedeeva // Materialy II Mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii «Prodovol'stvennaja bezopasnost': nauchnoe, kadrovoe i informacionnoe obespechenie», [Materials of the II International Scientific and Technical Conference «Food security: scientific, personnel and information support»]. - Voronezh, 11 – 12 nojabrja 2015. – P. 218 – 221. [in Russian]
9. Simeonidi D.D. Analiz vlijanija tehnogennyh faktorov na ubojnye ili mjasnye kachestva zhivotnyh [Analysis of the influence of technogenic factors on the slaughter or meat qualities of animals] / D.D. Simeonidi // Materialy XI Vserossijskoj nauchnoj konferencii «Aktual'nye problemy himii, biologii i biotehnologii», [Materials of the XI All-Russian Scientific Conference «Actual problems of chemistry, biology and biotechnology»]. - Vladikavkaz, 18-20 maja 2017. – P. 422 – 426. [in Russian]
10. Arutyunyanz A.A. Characterization of condition of the sewage water and the level of the soil pollution by polygons of waste matter of Republic of North Ossetia – Alania / A.A. Arutyunyanz, N.A. Salamova, D.D. Simeonidi // International Science And Technology Conference On Earth Science, Istcearthscience 2019 Russky Island, march 04-06th 2019 г. – P. 032053.