Синтетические токсиканты (пестициды)

Общие сведения

Подавляющее большинство известных химических соединений получены синтетическим путем. Нет такой области деятельности, в которой современный человек не контактировал бы с химическими веществами. Некоторые группы веществ, несмотря на их широчайшее использование, в силу высокой биологической активности требуют особого внимания со стороны токсикологов. Прежде всего такими веществами являются пестициды. Проблемами защиты растений занимались еще древние ученые и философы, но научное обоснование химического метода защиты насчитывает лишь около 150 лет.

Пестициды (лат. pestis – разрушение, cide – убивать) – химические вещества, используемые для защиты растений

В отличие от других поллютантов пестицидами умышленно обрабаты­вают окружающую среду для того, чтобы уничтожить некоторые виды жи­вых организмов. В связи с этим наиболее желательным свойством пестицидов является избирательность (селективность) их действия в отношении организмов-мишеней. Однако селективность действия подавляющего большинства пестицидов не является абсолютной и поэтому многие из них представляют большую или меньшую опасность для человека.

Основной риск, связанный с использованием пестицидов, обусловлен их накоплением в окружающей среде и биоте, перемещением по пищевым цепям, вплоть до человека. До­статочно часты случаи острого отравления пестицидами. Не изжиты хрони­ческие интоксикации у рабочих, занятых в производстве и использовании пестицидов. Поскольку организмы «вредителей» достаточно быстро адапти­руются к действию химических веществ, во всем мире постоянно синтезиру­ются и внедряются в практику все новые и новые соединения.

Ежегодно публикуется «Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации». Он издается ежегодно в виде приложения к журналу «Защита и карантин растений». Адрес сайта: www.z-i-r.ru.

Необходимо отметить, что в данном учебном пособии рассматриваются те группы пестицидов, которые находят применение в лесном хозяйстве. Автор не ставил целью описать все многочисленное разнообразие веществ для защиты растений, так как данный материал не предусмотрел программой курса и он значительно обширен.

Классификация пестицидов

Многочисленные объекты воздействия пестицидов, широкий ассортимент препаратов и разнообразие их химического строения обуславливают различные способы классификации пестицидов.

Пестициды наряду с высокой физиологической активностью по отношению к вредным организмам должны быть безопасными при их использовании.

Гигиеническая классификация позволяет дать сравнительную характеристику пестицидам, а также определить, ка­кой патологический эффект представляет наибольшую опасность. В соответствии с принятой у нас в стране классификацией пес­тициды по степени воздействия на организм теплокровных жи­вотных и человека при введении в желудок подразделяют на четы­ре группы токсичности:

1. Сильнодействующие ядовитые вещества LD₅₀ до 50 мг/кг.

2. Высокотоксичные LD₅₀ 51 – 200 мг/кг.

3. Среднетоксичные LD₅₀ 201 – 1000 мг/кг.

4. Малотоксичные LD₅₀ более 1000 мг/кг.

В системе обеспечения безопасного обращения с пестицидами важное место занимает установление класса опасности препаратов. С учетом не только степени токсичности, но и других показателей санитарно-гигиенических их характеристик. До недавнего време­ни использовали гигиеническую классификацию пестицидов по опасности для человека и теплокровных животных (выше). В 2001 г. в развитие указанной классификации, на основе тщательного анализа отече­ственных и зарубежных достижений за более чем 30-летний период, Федеральным научным центром гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана разработана и утверждена рекомендация № 2001/26 «Гигие­ническая классификация пестицидов по степени опасности».

Представленная классификация (Таблица 3.1) распространяется на технические действующие вещества и препаративные формы пес­тицидов при их хранении и применении и включает четыре класса опасности: чрезвычайно опасные, опасные, умеренно опасные и малоопасные. В приведенной таблице даны основные показатели токсического действия пестицидов (токсич­ность при пероральном и накожном действиях, кумуляция).

Кумуляция – накопление в организме пестицидов в результате неполной их детоксикации и вывода из организма. По способнос­ти к кумуляции (накоплению в организме) различают пестициды:

Ø со сверхкумуляцией (1-й класс опасности);

Ø с выраженной кумуляцией (2-й класс опасности);

Ø с умеренной кумуляцией (3-й класс опасности);

Ø со слабовыраженной кумуляцией (4-й класс опас­ности).

Таблица 3.1 – Гигиеническая классификация пестицидов

Показатель	Чрезвычайно опасные	Опасные	Умеренно опасные	Малоопасные
1 класс опасности	2 класс опасности	3 класс опасности	4 класс опасности
LD50, мг/кг	Менее 50	51 – 200	201 –1000	Более 1000
LD50 при нанесении на кожу, мг/кг	Менее 100	101 –500	501 –2500	Более 2500
Стойкость в почве (персистентность)	Время разложения на нетоксичные компоненты
Более 1 года, очень стойкие	6 –12 мес., стойкие	Менее 6 мес., умеренно стойкие	Менее 1 мес., малостойкие

Кроме перечисленных основных критериев, позволяющих дать гигиеническую оценку, пестициды могут оказывать следущее патологическое действие на организм:

1. Бластомогенность – способность пестицида вызывать образо­вание опухолей, а если опухоль злокачественная, то препарат от­носят к канцерогенным. Например, при скармливании мышам ДДТ (2 мг/кг) и гептахлора (0,2 мг/кг) наблюдалось образование злокачественных опухолей. Длительный контакт с пестицидами приводит к увеличению число разрывов хромосом. Соматические клетки с измененным генетическим материалом способны образовывать опухоли.

2. Мутагенность пестицидов характеризуется частотой появления мутаций у растений, животных и дрозофил (плодовая мушка).

3. Тератогенность – способность вызывать появление уродств у потомства. Некоторые препараты – карбофос, дихлофос, гептахлор, пентахлорбензол, ДДТ – при действии на эмбрионы цыплят и мелких млекопитающих вызывали уродства. Отсутствовала координация движений, не было диафрагмы, задерживалось образование осевого скелета, развивалась карликовость.

4. Эмбриогенность (эмбриотоксичность) – свойство пестицидов нарушать нормальное развитие зародыша.

5. Аллергенностъ – свойство пестицидов вызывать изменение ре­акции организма на повторные обработки. Измененная реакция организма выражается в понижении или, чаще всего, в повыше­нии чувствительности его к данному пестициду при повторном его попадании, причем аллергенный эффект сказывается уже при очень малых дозах препарата. Часто аллергия может проявляться у организма в виде идиосинкразии, что связано с повышенной индивидуальной чувствительностью организма к некоторым веществам, и выражается она в покраснении слизистых оболочек, появлении отеков, сыпи, кожного зуда, жжения и т. д.

В связи с вышеизложенным пестициды следует использовать строго по назначению и лишь там, где химические средства защиты нельзя заменить биологическими. Для многих пестицидов установлены допустимые концентрации в воздухе рабочей зоны при производстве их и предельно допустимые остаточные количества в пищевых продуктах.

Средства защиты растений от вредителей различают: по объекту применения, способу проникновения, по характеру действия, механизму действия, химическому строению.

По объекту применения различают: акарициды, альгициды, бактерициды, гербициды, инсектициды, инсектоакарициды, родентициды, нематоциды, молюскоциды и т.д. (Таблица 3.2).

По способу проникновения:

1. Контактные, вызывающие отравление вредных насекомых при контакте с любой частью их тела; в основном применяют против вредных насекомых с колюще-сосущим ротовым аппаратом (инсектициды, фунгициды, гербициды).

2. Кишечные, вызывающие отравление вредных насекомых с гры­зущим типом ротового аппарата при попадании пестицида вместе с пищей в кишечник (инсектициды).

3. Системные, способные проникать в растение, передвигаться по его сосудистой системе, вызывая гибель обитающих внутри листь­ев, стеблей или корней вредителей, кроме того, отравлять поедаю­щих растения насекомых (инсектициды, фунгициды, гербициды).

4. Фумиганты (fumigo – окуриваю, дымлю) — химические препараты, отравляющие насекомых парами, газами, аэрозолями через дыхательные пути.

5. Защитные, предупреждающие заражение растений фитопатогенами, действуя в основном на их репродуктивные органы; они не способны вылечить заболевшие растения (фунгициды).

6. Лечащие, способные уничтожить патоген, уже проникший в растительные ткани, подавляя не только репродуктивные, но и вегетативные органы гриба (фунгициды).

По характеру действия на организм в различных источниках нет единой классификации. В.А. Зинченко выделяет:

Ø феромоны (phew – несу, hormao – привожу в движение, возбуждаю) – химические вещества, продуцируемые насекомыми (или синтезированные) и выделяемые в окружающую среду для воздействия на особей другого пола того же вида;

Ø аттрактанты (attraho – притягиваю к себе) – природные или синтетические вещества, специфические запах и вкус которых привлекают насекомых;

Таблица 3.2 – Классы, свойства, химические группы и представители пестицидов

Класс	Свойства	Основные химические группы и представители (заполняют учащиеся)
Акарициды (acarus – клещ)	Уничтожают клещей
Альгициды	Уничтожают водоросли
Антисептики (anti – против, septicos – вызывающий гниение)	Для борьбы с гнилями древесины
Афициды	Для борьбы с тлями
Бактерициды (bacteria – бактерия)	Для борьбы с бактериями
Гербициды (herbi – трава), дефолианты, детоксиканты	Губительно действуют на нежелательную травянистую растительность
Инсектициды (insectum – насекомое)	Уничтожают насекомых
Инсектоакациды	Для защиты растений одновременно от вредных насекомых и клещей
Ларвициды (larva – личинка)	Уничтожают личинок насекомых и клещей
Моллюскоциды	Уничтожают моллюсков
Нематоциды (nematodes – круглые черви, фитогельминты)	Для борьбы с вредными нематодами
Овициды (ovum – яйцо)	Уничтожают яйца вредных насекомых и моллюсков
Репеленты	Отпугивают насекомых
Родентициды (зооциды)	Уничтожают грызунов
Фунгициды (fungus – гриб)	Уничтожают грибковые микроорганизмы
Хемостерилянты	Для половой стерилизации насекомых

Ø репелленты (repello – отгоняю) – вещества для отпугивания вредных насекомых от растений, которыми они питаются;

Ø ингибиторы (inhibeo – удерживаю) – химические вещества, а также продукты метаболизма клетки, подавляющие активность ферментов или обменных процессов живого организма;

Ø гормоны (hormao – привожу в движение, возбуждаю) – биоло­гически активные вещества, выделяемые во внутреннюю среду организма и регулирующие его важнейшие функции (у насеко­мых – метаморфоз, линьку);

Ø антифиданты (anti – против) – вещества, подавляющие пита­ние насекомых;

Ø стерилянты (хемостерилянты) – соединения, используемые для половой стерилизации насекомых с целью получения бесплодного потомства.

Ø фунгистатики – химические вещества, задерживающие прорастание спор и рост грибов;

Ø бактерициды (bacteria – бактерия) – вещества, защищающие от бактери­альных болезней растений, а также убивающие бактерий;

Ø вирусоциды (virus – вирусные возбудители) – соединения для борьбы с вирусными болезнями растений;

Ø антисептики (anti – против, septicos – гниль, разрушение) – химические вещества, предохраняющие неметаллические матери­алы от разрушения микроорганизмами, в частности, от дереворазрушающих грибов.

Деление пестицидов на избирательные и сплошного действия носит условный характер, так как избирательность сохраняется лишь в пределах определенных норм расхода. Эта классификация относится, как правило, к гербицидам. По характеру избирательного действия выделяют(М.М. Ганиев):

Ø избирательные (селективные), поражающие только одни виды (животных или растений) и относительно безопасные для других (культурных) видов; среди них есть поражающие лишь очень ограниченное число видов сорняков или даже только один вид (узкая из­бирательность, например, триаллат и авадекс против овсюга), это как правило, гербициды;

Ø сплошного действия, или общеистребительные, уничтожающие всю растительность на площадях, свободных от посевов, по обо­чинам железных дорог, вдоль оросительных и дренажных каналов, вокруг промышленных объектов, на спортивных площадках и т. д.

По механизму действия выделяют пестициды: нарушающие функцию нервной системы (действующие на ионные каналы, ингибирующие ацетилхолинэстеразы, блокирующие постсинаптические рецепторы), ин­гибирующие синтез хитина, аналоги ювенильного гормона.

По химическому строению средства защиты растений классифицируютна следущие: неорганические соединения; органические вещества (органо-синтетические, наиболее обширная группа пестицидов из различных классов химических со­единений), препараты растительного, бактериального и грибного происхож­дения (биопрепараты, антибиотики и фитонциды). Эта классификация будет рассмотрена более подробно ниже.