Сельскохозяйственные химические факторы

Пестициды

Пестицидаминазывают большую группу химических веществ, предназначенных для уничтожения вредителей и болезней растений, сорняков, вредителей запасов зерна и пищевых продуктов, экопаразитов сельскохозяйственных животных.

В настоящее время насчитывается около 10000 различных пестицидов, которые делятся на следующие группы в соответствии с их назначением:

1) инсектициды (для уничтожения насекомых);

2) гербициды (для уничтожения сорняков или других нежела­тельных растений);

3) фунгициды (токсичны по отношению к грибковым организ­мам и применяются для защиты растений от болезней);

4) другие специфические фунгициды: родентициды, эффектив­ные против крыс, мышей, сусликов; моллюсициды, используемые против улиток; нематоциды, используемые для ограничения ко­личества микроскопических червей;

5) акарициды (для уничтожения клещей);

6) фумиганты (вещества, употребляемые для окуривания);

7) бактерициды (предназначены для протравливания семян с целью уничтожения бактерий и других микроорганизмов, обитаю­щих на зерне);

8) арборициды (пестициды для уничтожения сорной древес­ной и кустарниковой растительности);

9) альгициды (препараты, способные уничтожать водоросли);

10) лаврициды (вещества для борьбы с личинками и гусени­цами насекомых);

11) ихтиоциды (вещества для уничтожения сорных рыб);

12) хемостерилизаторы (химические соединения, вызывающие бесплодие у животных);

13) аттрактанты (вещества, привлекающие насекомых);

14) репелленты (препараты, отпугивающие насекомых, кле­щей, теплокровных животных и птиц).

Все они пред­назначены для сдерживания развития организмов, причиняющих вред (около 3000 видов или 0,1% общего числа).

Опасность пестицидов определяется тем, что некоторые из них, кроме общетоксического, оказывают:

1) гонадотоксическое действие (т.е. функциональные и морфологические изменения в половых железах и генеративных клетках);

2) эмбриотоксическое действие (влияние на развитие плода);

3) тератогенное действие (пороки развития плода и рождение потомства с уродствами);

4) мутагенное действие (изменения в хромосомном аппарате).

По химической структуре они делятся на:

1) хлорорганические;

2) фосфорорганические;

3) ртутьорганические;

4) нитрофенольные соединения;

5) производные карбаминовой кислоты

6) соединения меди

7) препараты растительного происхождения

Хлорорганические пести­циды. Эта группа пестицидов включает большое количество разнообразных органических соединений с хлором: ДДТ, ДДД, гексахлоран, гексахлорбензол, гексахлорбутадиен, пентахлорфенол, полихлорпинен, хлортен, полихлоркамфен, альдрин, дильдрин, эндрин, хлориндан, дихлорэтан, хлорпикрин, гептахлор и др.

ДДТ стали использовать с начала 40-х гг. нашего столетия. Он нашел самое широкое применение для защиты сельскохозяйственных культур от насекомых-вредителей, а также для борьбы с насекомыми - переносчиками некоторых болезней (например, малярии). Его эффективность в этом отношении исключительно высока. Вместе с тем было установлено, что большая стойкость в окружающей среде приводит к его накоплению в цепях питания до уровня, вызывающего изменения в организме человека.

Отличительной особенностью ДДТ, ГХЦГ и других хлорорганических пестицидов следует назвать их стойкость к воздействию различных факторов внешней среды (солнечная радиация, влаж­ность, температура и др.). ДДТ выдерживает нагревание до 115-120°С в течение 15 ч, он почти не разрушается при кулинар­ной обработке. Обладая выраженными кумулятивными свойства­ми, он постепенно накапливается в почве, воде, пищевых продук­тах; обнаруживается в почве через 8-12 лет после применения. Еще одно характерное свойство хлорорганической группы пестицидов - это их способность накапли­ваться в организме животных. Некоторые из хлорорганических пестицидов, такие как алдрин, дилдрин, относятся к сильнодействующим и очень опасным по своей летучести веществам, большинство же препаратов этой группы - среднетоксичные соединения. Хлорорганические пестициды вызывают острые и хронические отравления с поражением печени, центральной и периферической нервной системы и других органов и систем организма.

Учитывая токси­кологические свойства алдрина, дилдрина, их применение в сель­ском хозяйстве запрещено. Резко ограничено применение ДДТ и других препаратов этой группы.

Фосфорорганические пестициды. В эту группу большое количество соединений, содержащих фосфор: хлорофос, тиофос, метафос, карбофос, октаметил, дитиофос, метилмеркаптофос и др.

Обладая высокой биологической активностью, оказы­вают токсическое воздействие на организм человека и животных. Как правило, это высокотоксичные яды, в механизме действия ко­торых лежит угнетение деятельности жизненно важных фермен­тов. В отличие от хлорорганических, фосфорорганические пести­циды мало накапливаются в окружающей среде. Под действием природных факторов в среднем в течение месяца они полностью разрушаются, превращаясь в малотоксичные соединения. Так, фосфамид находится в листьях растений в течение 7-10, метилмеркаптофос - 30 дней. В связи с этим фосфорорганические соединения меньше загрязняют продукты питания, по­лученные с обработанных площадей. Но все же часть фосфорорганических пестицидов (тиофос и др.) обладают высокой токсич­ностью, способны вызывать острые отравления и поэтому их прак­тическое использование запрещено.

Ртутьорганические соединения.Относятсяк высокотоксичным пестицидам, обладающим выраженной ку­муляцией и стойкостью (гранозан, меркуран, фализан, агронал и др.). Применяются в основном для предпосевного протравливания семян и для защиты культур от грибковых заболеваний и насекомых-вредителей. При отравлении этими соединениями поражается преимущественно нервная система,что связано с быстрым накоплением в органах и тканях, богатых липидами. Острое отравление ртутьорганическими пестицидами сопровождается также расстройством со стороны сердечно-сосудистой системы, печени, желудка, изменениями в костном мозге и периферической крови.

Пестициды на основе карбаминовой кислоты обладают сред­ней и малой токсичностью, слабовыраженной кумуляцией, быстро разрушаются во внешней среде. Однако отдельные соединения сохраняются на обработанных площадях довольно продолжитель­ное время, действуют как контактные и кишечные яды и по сте­пени токсичности не уступают фосфорорганическим соединениям. Способны вызывать мутагенный н эмбриотоксический эффект.

Соединения меди.Бордосская жидкость, медный купорос, препарат АБ и др. – эти вещества в основном оказывают местное раздражающее действие, хотя бывают случаи и общего отравления (поражение печни, почек).

Препараты растительного происхождения.Алкалоиды, анабазин, никотин – это сильнодействующие ганглионарные яды, поступающие в организм всеми путями. Вещества этой группы требуют особой осторожности: смертельная доза никотина – 1 капля (50 мг), анабазина – 2 капли.

Таким образом, пестициды являются потенциально опасными соединениями, поскольку могут привести к развитию патологиче­ских изменений в организме человека.

Минеральные удобрения

Известно, что с помощью минеральных удобрений регулируется обмен веществ в растениях, а это является основой для направленного синтеза белков, жиров, углеводов, витаминов и других веществ. Принято считать, что око­ло 50% общей прибавки урожая обеспечивается за счет удобре­ний, 25% за счет сортировки семян и 25% - за счет технологии возделывания. Однако не следует забывать, что применение минеральных удобрений - азотных, фосфорных, калийных, комплексных и др. часто сопровождается нежелатель- ным побочным действием. Это выражается в загрязнении почвы, воды и воздуха и объясняется неправильным н несбалансированным применением неорганических удобрений.

Наряду с положительным в целом действием на плодородие почвы некоторые виды минеральных удобрений повышают ее кислотность, способствуют накоплению анионных и катионных остатков. Нарушение сложившихся природных циклов отмечается лишь при нарушении правил применения минеральных удобре­ний. Известно, что растения усваивают лишь 50% удобрений, остальные вымываются атмосферными осадками н уходят со стоками. Стекая в водоемы, минеральные удобрения нарушают раз­витие водных организмов, могут усилить развитие водорослей и высших водных растений, создать неблагоприятные условия для многих видов рыб. При неправильном применении минеральных удобрений в окружающей среде может накапливаться азот, фос­фор и калий в повышенных количествах. Длительное внесение в почву больших доз фосфорных удобрений может повлечь за со­бой некоторое повышение уровня тяжелых металлов и радиоактивных элементов (уран, то­рий, стронций, фтор, редкоземельные элементы), содержащихся в небольших количествах, особенно в суперфосфате.

В случае повышения концентрации фосфора в водоемах может наблюдаться интенсивное цветение воды, стать беднее флора и фауна и в целом измениться экологическая обстановка водоема.

Определенное токсиколого-гигиеническое значение может иметь и внесение в почву необоснованно повышенных доз калийных удоб­рений. В этом случае может произойти изменение соотношения калия и натрия к массе кальция и магния, что нарушает баланс этих элементов, способствует развитию так называемой пастбищ­ной тетании у скота, может вызвать патологические сдвиги обмен­ного характера у человека.

Наиболее важная экологическая проблема - это проблема азотных удобрений. Из всех форм (аммиачной, амидной и нитратной) нит­ратная форма из-за высокой подвижности легко вымывается из почвы. Вода с повышенным содержанием нит­ратов представляет потенциальную опасность для здоровья живот­ных и человека. Интенсивно загрязненная нитратами грунтовая вода имеет горько-соленый вкус, она непри­годна для употребления. Внесение высоких доз азотных удобре­ний в почву в сочетании с определенными метеофакторами сопро­вождается накоплением нитратов в растениях (содержание нит­ратов в растениях на уровне 0,5% опасно в плане острого отрав­ления).

При попадании нитратов в организм человека под действием кишечной микрофлоры происходит превращение нитратов в нит­риты, обладающие значительно большей токсичностью. Их специ­фическое действие заключается в том, что нитриты, соединяясь с гемоглобином, переводят его в метгемоглобин, нарушая тем са­мым обеспечение тканей кислородом (метгемоглобинемня). Чаще всего это заболевание встречается у детей, характеризуется синюшностью, удушьем, другими признаками гипоксии. В последние годы повышенные уровни нитратов в окружающей среде получили новую, более серьезную токсиколого-гигиеническую интерпретацию. Она связана с возможностью образования при взаимодействии нитритов и вторичных аминов нового соединения нитрозоамина. Нитрозоамины, безусловно, с точки зрения токсикологии следует отнести к наиболее опасным веществам. Они могут накапливаться в окружающей среде в значительных количествах не только после внесения азотных удобрений и различных почвенных гербицидов в повышенных дозах. В любых объектах, где присутствуют нитритные ионы в кислой среде и вторичные амины, образуются нитрозоамины по следующей схеме:

(R₂)NH+HO—NO®R₂N—NO+Н₂0.

При усиленном обеспечении азотом в определенных микробиоло­гических условиях в почве отмечается поглощение нитритных ионов растениями, которые, реагируя с вторичными аминами рас­тений, также могут образовывать нитрозоамины.

Нитрозоамины относятся к веществам, известным под общим названием нитрозосоединения. Это простые химические соединения, с небольшим молекулярным весом, хорошо растворимы в воде, органических растворителях и маслах. Большинство из них являются канцерогенами.

Первым случаем рака, вы­званного нитрозосоединениями, был рак печени от нитрозодиметиламина. Установлено, что многие нитрозоамины в условиях экспери­мента вызывают опухоли у различных видов животных в самых различных органах. Среди поражаемых органов отмечались печень (наиболее часто), почки, желудок, пищевод, мочевой пузырь, кишечник, мозг. Опухоли воз­никали как при пероралыюм введении в организм, так и в резуль­тате инъекции под кожу, нанесении на кожу, вдыхании паров.

В связи с этим возникает важнейший практический вопрос - степень канцерогенной опасности нитрозоаминов для человека. Следует сразу же оговориться, что до настоящего времени неопро­вержимой, достоверно доказанной связи между бластомогенной активностью нитрозоаминов и раком у человека не установлено. Однако сделать заключение о бластомогенной неэффективности для человека не представляется возможным. В самом деле, трудно себе представить, чтобы такой агрессивный канцероген, каким явля­ется нитрозодиметиламин, вызывающий опухоли у многих видов животных, оказался неэффективным для человека. Опасность нитрозоаминов связана с источниками их образования: это вещества, принимающие участие в природных биологических циклах и нит-розоамины, образующиеся в результате деятельности человека. Примером первого является высокая встречаемость рака пищево­да среди населения Банту, что заставляет предположить причиной этого наличие нитрозодиметиламина в плодах растений, использу­емых местным населением для свертывания молока. Сюда же от­носится частый рак пищевода у населения Замбии, которое по­требляет спирт местной дистилляции, содержащий от 1 до 3 час­тей на миллион нитрозодиметиламина. Эта концентрация вызывает опухоли у лабораторных животных.

Возможность образования нитрозоамииов из предшественни­ков - вторичных аминов и нитритов сохраняется и для желудочно-кишечного тракта человека. Нитриты, как известно, широко используются и пищевой промышленности, в частности при кон­сервировании продуктов питания. Многие пищевые продукты (зе­леные овощи, сельдерей, шпинат и др.) богаты нитратами, кото­рые в организме легко восстанавливаются в нитриты. Вторичные амины встречаются в рыбных продуктах, злаках, табаке и т. д. Таким образом, начальные материалы для образования нитрозоаминов имеются в организме человека. В связи с этим, кстати, в пищевые продукты человека добавление нитратов и нитритов ог­раничивается, рекомендуется ежедневное потребление их челове­ком не более 0,4 мг/кг массы тела. Следует упомянуть еще об од­ном источнике образования нитрозосоединений в организме чело­века - потребление лекарственных препаратов, во многих из ко­торых содержатся амины в больших дозах.