Экологическая и токсикологическая характеристика пестицидов, удобрений и биогенных элементов.
Удобрения и биогенные элементыОбщее потребление минеральных удобрений (N + Р205 + К20) со-ставляет около 100 млн т в год. Содержание в воде нитратов и нитритов варьирует от 0 до 200 мг/л.Особую тревогу вызывает применение азотных удобрений, по-скольку повышенное содержание нитратов и нитритов в питьевой воде, в овощах, зеленых кормах для человека и животных представляет токсикологическую опасность.Вместе с некоторыми удобрениями в почву попадают и побочные загрязняющие элементы (например, фтор, кадмий). Загрязнение почвы биогенами (фосфор, азот) происходит не только при внесении избыточного количества удобрений, но и другими путями (фекальные отходы животноводства, коммунально-бытовые загрязнения и т. д.). Только в США ежегодное поступление биогенов в водоемы составляет: азота - около 5 млн т, фосфора - примерно 250 тыс. т. Все это приводит к эвтрофикации внутренних водоемов, а также прибрежных участков океана.Ежедневное потребление нитратов на душу населения в США оценивается примерно в 400 мг: 200 мг с овощами, 115 мг с мясными продуктами и 85 мг с водой. В Англии - 225 мг в сутки с овощами, 110 мг с мясом и 105 с водой (итого 440 мг). У нас эти дозы несколько ниже.
Пестициды. Среди ксенобиотиков особое место занимают средства защиты сельскохозяйственных растений от сорняков, насекомых, грибов. Общие потери урожая в мире оцениваются примерно в 1,8 млрд т.В этой связи человек вынужден использовать огромное количество химических средств защиты. Применение пестицидов, в свою очередь, приводит к их попаданию в биосферу, где живые организмы начинают испытывать на себе огромный «пестицидный пресс». Сформировался своеобразный «пестицидный парадокс», смысл которого состоит в том, что человечество, применяя пестициды, само становится мишенью их воздействия.Кроме того, попадание большого количества пестицидов и других ксенобиотиков в водоемы приводит к деградации водных экосистем и быстрому уменьшению ресурсов чистой воды.Важное экономическое значение пестицидов обусловливает рост объемов их производства и использования в мировом земледелии. Такая тенденция к повышению урожайности сельскохозяйственных культур с ростом применения пестицидов, в свою очередь, порождает постоянный рост производства пестицидов. В связи с ростом объема производства и применением пестицидов возникают, как уже отмечалось, проблемы, прежде всего экологические и медицинские. Поэтому требуется совершенствование их синтеза, раз-работка менее опасных, но более эффективных средств защиты. Использованию промышленных и поиску новых достаточно безопасных пестицидов должно способствовать изучение их поведения в биосфере.Наиболее широко распространены два класса пестицидов - фосфор- органические (ФОП) и хлорорганические (ХОП) пестициды.
ФОП - потенциальные источники достаточно тяжелых отравлений людей как в условиях сельскохозяйственного производства, так и в быту. Бытовые отравления хлорофосом характеризуются высокой степенью летальности (20-30 %). В основе токсического действия ФОП лежит их взаимодействие с холинэстеразой (ХЭ), ведущее к торможе-нию ее активности. Ингибирование ХЭ с последующим быстроразви- вающимся нарушением метаболизма ацетилхолина дает основание рассматривать ФОП как синаптические яды, подавляющие передачу нервного импульса в холинреактивных системах.ФОП оказывают повреждающее действие на мембрану, а именно снижают скорость АТФ-зависимого транспорта Са2+ в микросомах пе-чени крыс, стимулируют перикисное окисление липидов биологиче-ских мембран, приводящее к нарушению их функционального состоя-ния и т. д. Наиболее вероятные пути поступления ФОП в организм человека и животных - через желудочно-кишечный тракт, кожу и инга-ляционным путем.К положительным моментам следует отнести быструю деграда- бельность ФОП в почве; не отмечено сколько-нибудь существенного их накопления в среде (в почве).Доказана возможность появления ФОП в моркови, рапсе, луке при их использовании в качестве инсектицидов.Перемещение в растения является не единственным путем миграции ФОП в почве. ФОП достаточно быстро мигрирует по профилю почвы, где происходит достаточно интенсивная деградация (в отличие от хлорированных пестицидов). При попадании ФОП в водоемы их деградация идет преимущественно по гидролитическому пути.
ХОПдостаточно давно стали применяться в качестве пестицидов; классическим представителем этой группы является дихлордифенил- трихлорэтан (ДЦТ). Высокая устойчивость, низкая растворимость в воде, выраженная липофильность - все это привело к тому, что и в настоящее время этот ксенобиотик является одним из основных загрязнителей среды. Для ХОП характерна высокая кумулятивная способность, что и определяет возможность хронических отравлений. Токсичность ХОП для человека довольно высока. Так, эндрин вызывает у людей судороги при попадании внутрь в дозе около 2 мг/кг, ДЦТ вызывает аналогичный эффект в дозе 16 мг/кг, минимальная летальная доза токсофена - 2-7 г.Сохранность ХОП в почве определяется рядом факторов (кислот-ность, структура, степень минерализации, температура, количество осадков, состав микрофлоры и т. д.). Длительное пребывание ХОП в почве приводит к накоплению их в культурных растениях.У человека ХОП поражает нервную, пищеварительную, кроветворную и сердечно-сосудистую системы. Являясь высоколипофильными соединениями, ХОП вызывают повреждения биологических мембран. Большинство ХОП стимулируют пролиферацию эндоплазматического ретикулума (ЭР) и индуцируют микросомальные оксидазы, в частности цитохром Р-450.ХОП влияют и на активность ряда ферментов.