Пестициды и их влияние на здоровье человека

Пестициды (pestis - зараза, caedo - убиваю) - это химические или биологические препараты, используемые для борьбы с вредителями и болезнями растений, сорными растениями, вредителями, хранящейся сельскохозяйственной продукции, бытовыми вредителями и внешними паразитами животных, а также для регулирования роста растений, предуборочного удаления листьев, предуборочного подсушивания растений (Федеральный закон РФ «О безопасном обращении с пестицидами и агрохимикатами», № 109-ФЗ от 19.07.97).

Принято классифицировать пестициды по трем принципам:

объектам их применения, т.е. в зависимости от того, против каких вредных организмов их применяют (производственная классификация);

способности проникать в организм, характеру и механизму действия;

химическому составу (химическая классификация).

В зависимости от цели и области применения пестициды делят на следующие группы:

инсектициды (insectum - насекомое) — для борьбы с вредными насекомыми.

фунгициды (fungus — гриб) - химические препараты для борьбы с грибными болезнями;

фунгистатики - химические вещества, задерживающие прорастание спор и рост грибов;

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

вирусоциды (virus - вирусные возбудители) - для борьбы с вирусными болезнями растений;

антисептики - (anti - против, cepsis - гниль, разрушение) - химические вещества, предохраняющие неметаллические материалы от разрушения дереворазрушающими грибами;

В борьбе с сорной и нежелательной кустарниково-древесной растительностью применяют:

гербициды (herba - трава) - для борьбы с травянистой сорной растительностью:

арборициды (arbor - дерево) - для уничтожения нежелательной древесной и кустарниковой растительности;

альгициды (alga - водоросли) - для уничтожения водорослей и другой сорной растительности в водоемах.

Среди пестицидов, используемых в защите растений, выделяют соединения, обладающие специфическим действием на растения:

дефолианты (de — удаление, folium - лист) - для предуборочного удаления листьев растений с целью ускорения их созревания и облегчения механизации уборочных работ;

десиканты (desicco — высушиваю) - для предуборочного подсушивания растений на корню с целью облегчения механизации уборочных работ и уменьшения потерь урожая при уборке;

ретарданты (retardatio - замедление) - для снижения темпа роста растений, что приводит к укорачиванию стеблей и побегов;

регуляторы роста - для ускорения роста и развития растений.

По масштабам применения ведущее значение имеют три группы пестицидов: инсектициды, фунгициды и гербициды.

По химическому составу выделяют три основные группы пестицидов:

неорганические соединения (препараты меди, серы, марганца, железа и др.);

препараты растительного, бактериального и грибного происхождения (биопрепараты, антибиотики и фитонциды);

органические (органо-синтетические) препараты - наиболее обширная группа пестицидов из различных классов химических соединений.

Пестициды – это яды Любое химическое вещество, являющееся ядом обладает токсичностью. Токсичность - способность химического вещества в определенном количестве вызывать отравление организма. Различают острое и хроническое отравления. Острое отравление пестицидом происходит при разовом его действии и приводит к нарушению жизнедеятельности организма. Оно сопровождается бурным развитием отравления и часто приводит к летальному исходу. Хроническое отравление возникает в результате многократного воздействия пестицида в относительно малых количествах и выражается в медленно развивающемся нарушении нормальной жизнедеятельности организма без явных внешних признаков заболевания.

Мерой токсичности является доза. Доза — количество вещества (в мг или г), достаточное для отравления организма. Дозу выражают в единицах массы яда по отношению к единице массы тела живого организма (мг/r, мг/кг или г/кг). Различают следующие дозы: а) летальная — любая доза, вызывающая гибель организма; б) минимальная летальная - наименьшая доза, вызывающая в определенных условиях гибель организма; в) сублетальная - доза, близкая к летальной, но не вызывающая гибели организма, а нарушающая лишь его функции и г) пороговая - наименьшее количество вещества, вызывающее изменения в организме, определяемые наиболее чувствительными физиолого-биохимическими тестами при отсутствии внешних признаков отравления живого организма.

Сравнительную токсичность ядовитых веществ выражают средней смертельной дозой, обозначающейся СД₅₀ или летальной (ЛД₅₀). Это доза, вызывающая смертность 50 % подопытных животных.

Показатель токсичности используют для гигиенической характеристики пестицидов. Этот показатель лежит на основе санитарно-гигиенической классификации пестицидов на классы опасности.

Токсичность пестицидов зависит от многих факторов: от химического состава и физических свойств яда, видового состава и физиолого-биологических особенностей организмов, против которых применяют яд, условий внешней среды.

Химическое строение, содержание действующего вещества, пространственная изомерия атомов, валентность, растворимость в воде, маслах и других растворителях, степень электролитической диссоциации и другие факторы изменяют степень токсичности. Например, токсическое действие хинонов и альдегидов определяется наличием двойных связей в молекуле, минеральных масел - наличием непредельных углеводородов. Хлорирование фенолов повышает их токсичность в 2-100 раз, вещества с меньшей валентностью более токсичны. С увеличением растворимости ядов в воде, маслах повышается их токсичность.

Применяемые в сельском хозяйстве пестициды должны обладать определенными свойствами и отвечать требованиям обеспечения не только эффективности действия, но и безопасности для окружающей среды.

Все пестициды по своим качествам должны отвечать требованиям ГОСТов, т.е. должны быть стандартными.

Пестициды должны обладать:

низкой острой и хронической токсичностью для человека и животных;

умеренной персистентностью и способностью разлагаться в течение одного вегетационного периода во внешней среде;

отсутствием резко выраженных кумулятивных свойств, канцерогенности, мутагенности, эмбриогенности, аллергенности;

отсутствием способности вызывать коррозию металлов и порчу тары.

они должны быть пожаро- и взрывобезопасными.

Человек соприкасается с пестицидами на полевых работах, приусадебных участках. Поражение пестицидами может произойти при непосредственном контакте с препаратами через кожу, слизистые оболочки рта, носа, дыхательные пути. Пестицид может поступать в организм человека с пищей через желудочно-кишечный тракт. Поступая в кровь, ядовитые вещества разносятся ею до отдельных органов. В организме яды подвергаются химическим превращениям (окислению, гидролитическому расщеплению и другим процессам). В одних случаях яд обезвреживается, в других - превращается в более токсичные соединения.

В организме человека яды могут накапливаться больше всего в жировой ткани и печени. Если количество выделенного яда из организма (через почки, желудочно-кишечный тракт, кожу, легкие) меньше количества поступившего за тот же период времени, яд накапливается (кумулируется) в организме. Накопления яда при повторных поступлениях с небольшими промежутками времени называется кумуляцией. Материальной кумуляцией обладают хлорорганические и ртутные ядохимикаты. Наряду с материальной кумуляцией опасность представляет функциональная, когда накапливается не сам яд, а результат действия его на клетку возрастает до определенного порога ее чувствительности. Некоторые фосфорорганические препараты обладают функциональной кумуляцией, которая проявляется в связывании в организме фермента холинэстеразы.

У человека отравление пестицидами может носить острый и хронический характер. При остром отравлении в организм сразу поступает большая доза яда, вызывающая нарушение функций организма со специфически выраженными симптомами. Хроническое отравление происходит при длительном повторном поступлении небольших доз яда, способных кумулироваться.

Для человека и теплокровных животных наряду и токсичным действием пестициды оказывают кожно-резорбтное и другие виды негативного действия.

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:

сильно действующие ядовитые вещества (ЛД₅₀ до 50 мг/кг);

высокотоксичные (ЛД₅₀ 51-200 мг/кг);

среднетоксичные (ЛД₅₀ 201-1000 мг/кг);

малотоксичные (ЛД₅₀ более 1000 мг/кг).

Кожно-резорбтивная токсичность пестицидов (при поступлении через кожные покровы) подразделяют на:

резковыраженную (ЛД₅₀ меньше 100 мг/кг);

выраженную (ЛД₅₀ 101-500 мг/кг);

средневыраженную (ЛД₅₀ 501-2500 мг/га);

слабовыраженную (ЛД₅₀ более 2500 мг/кг).

По степени летучести пестициды подразделяют на:

очень опасные (насыщенная концентрация которых больше или равна токсической);

опасные (насыщенная концентрация больше пороговой, но меньше токсической);

малоопасные (насыщенная концентрация меньше пороговой токсичности).

По устойчивости в почве (персистентность) пестициды делят на:

очень стойкие (время разложения на нетоксичные компоненты в почве — свыше 1 года);

стойкие (время разложения на нетоксичные компоненты -12 месяцев);

умеренно стойкие (время разложения - от 1-го до 6-ти месяцев);

малостойкие (время разложения на нетоксичные компоненты - менее одного месяца).

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

со сверхкумуляцией (К меньше 1) (1-й класс опасности);

с выраженной кумуляцией (К 1-3) (2-й класс опасности);

с умеренной кумуляцией (К 3,1-5) (3-й класс опасности);

со слабовыраженной кумуляцией (К более 5) (4-й класс опасности).

Коэффициент кумуляции (К) определяется отношением среднелетальной дозы пестицида при многократном введении (хронический опыт) к среднелетальной дозе разового применения (острый опыт):

К ЛД₅₀ (в хронич.опыт): ЛД₅₀ (в остром опыте)

Различают кумуляцию материальную (накопление в организме токсического вещества или продукта его разложения) и функциональную (накопление эффекта действия пестицида).

Кроме вышеперечисленных основных критериев, позволяющих дать гигиеническую оценку, пестициды могут оказывать такие патологические действия на организм, как бластомогенность, канцерогенность, мутагенность, тератогенность, аллергенность и др.

Бластомогенность - способность пестицида вызывать образование опухолей, а если опухоль злокачественная, то препарат относят к канцерогенным.

По канцерогенности различают:

явные канцерогены, имеющие достаточные доказательства канцерогенности для человека в сочетании с достаточными доказательствами канцерогенности для млекопитающих животных при наличии единого механизма канцерогенности (1-й класс опасности);

сильные канцерогены, имеющие доказательства канцерогенности для человека, варьирующие от почти достаточных до их полного отсутствия при наличии достаточных доказательств канцерогенности для млекопитающих животных (2-й класс опасности);

умеренные канцерогены с достаточными доказательствами канцерогенности для животных, но с механизмом канцерогенеза, не действующим на человека (3-й класс опасности);

слабые канцерогены, имеющие доказательства, свидетельствующие об отсутствии канцерогенного влияния на человека, в сочетании с отсутствием канцерогенного воздействия на экспериментальных животных или при отсутствии данных о канцерогенности для человека и у двух видов животных в сочетании с отрицательными поддерживающими данными (4-й класс опасности).

Мутагенность пестицидов характеризуется частотой появления мутаций у растений, животных и дрозофил. Последние служат обычно биотестом для определения мутагенности. По этому признаку выделяют четыре группы пестицидов:

супермутагены, имеющие достаточные доказательства мутагенности для человека в сочетании с достаточными доказательствами мутагенности для млекопитающих животных (1-й класс опасности);

мутагены, имеющие доказательства мутагенности для человека от почти достаточных до полностью отсутствующих при наличии убедительных доказательств мутагенности для млекопитающих животных (2-й класс опасности);

слабые мутагены, имеющие достаточные доказательства мутагенности на стандартных лабораторных генетических объектах (3-й класс опасности);

очень слабые мутагены, у которых отсутствуют доказательства мутагенности на стандартных генетических объектах (4-й класс опасности).

Тератогенность - способность вызывать появления уродств у потомства. По тератогенности пестициды подразделяют на:

явные тератогены, у которых доказана тератогенность для человека или, в единичных наблюдениях на людях в сочетании с тератогенностью для животных (1-й класс опасности)

тератогены, у которых доказан тератогенный эффект, проявляющийся на животных, включая дозы, нетоксичные для материнского организма, или значительное превышение спонтанного уровня уродств у животных при воздействии доз, токсичных для матерей (2-й класс опасности);

умеренные тератогены, у которых отмечается наличие тератогенного эффекта у потомства при воздействии доз, токсичных для матерей (3-й класс опасности);

слабые тератогены, у которых отмечается отсутствие дозовой зависимости тератогенного эффекта (4-й класс опасности).

Эмбриогенность (эмбриотоксичность) - свойство пестицидов нарушать нормальное развитие зародыша. По эмбриотоксичности пестициды подразделяют на:

сильноэмбриотоксичные, у которых доказана эмбриотоксичность для человека в сочетании с установленной эмбриотоксично-стью в опытах на животных (1-й класс опасности);

эмбриотоксичные, у которых наблюдаются проявления эмбриотоксичности на животных, включая дозы, нетоксичные для материнского организма (2-й класс опасности);

умеренно эмбриотоксичные с выявленным эмбриотоксическим действием на отдельные показатели у потомства при воздействии доз, токсичных для материнского организма (3-й класс опасности);

слабоэмбриотоксичные, не имеющие эмбриотоксического эффекта в рамках стандартного протокола исследований (4-й класс опасности).

Аллергенность - 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 проявляется она в покраснении слизистых оболочек, появлении отеков, сыпи, кожного зуда, жжения и т.п.

Супераллергены имеют достаточные доказательства аллергенности для человека (1-й класс опасности);

сильные аллергены имеют ограниченные доказательства аллергенности для человека в сочетании с доказательствами действия для животных (2-й класс опасности);

умеренные аллергены имеют достаточные доказательства действия для животных (3-й класс опасности);

слабые аллергены - те, у которых отсутствует эффект в рамках стандартного протокола исследований (4-й класс опасности).

С целью предотвращения возможного отравления людей при проведении работ на участках, обработанных пестицидами, регламентируются сроки выхода на поля для ухода за растениями: в среднем 3-5 дней для механизаторов, 7-10 дней – для рабочих на ручных работах.

Во всех странах мира проводят нормирование остаточных количеств пестицидов в продуктах растительного и животного происхождения, фураже и осуществляют строгий контроль над их содержанием.

Минздравом РФ утверждаются максимально допустимый уровень (МДУ) содержания каждого пестицида в продуктах питания и допустимое остаточное количество (ДОК) в кормах. МДУ и ДОК выражают в мг действующего вещества на один кг продукта и устанавливают для каждого пестицида с таким расчетом, чтобы обеспечить безвредный для человека и животных уровень содержания остатков пестицидов в пищевом рационе. Не допускаются остатки чрезвычайно опасных и высокоопасных пестицидов, наиболее жесткие нормы приняты для продуктов ежедневного потребления (мука, мясо, масло, молоко и т.д.).

В целях охраны здоровья населения и предотвращения циркуляции пестицидов в природе установлены гигиенические нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) в воздухе рабочей зоны (мг/м³), атмосферном воздухе (ориентировочно безопасный уровень воздействия - ОБУВ в мг/м), воде рыбохозяйственных водоемов, санитарно-бытового назначения (мг/л), почве (мг/кг). Для пестицидов с транслокационным лимитирующим показателем чаще устанавливают ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) в почве (мг/кг).

Особое внимание обращают на нормирование пестицидов в почве, которая является своеобразным депо этих соединений и служит источником загрязнений пищевых продуктов, водоемов и воздуха.

Тестовые задания:

I. Определите назначение пестицидов, против каких вредных организмов они предназначены:

1. Фунгициды -

а) против сорняков;

б) против нематод;

в) против грибных фитопатогенов;

2. Инсектициды -

а) против сорняков;

б) против нематод;

в) против вредных насекомых.

3. Акарициды —

а) против растительноядных клещей;

б) против нематод;

в) против грибных фитопатогенов;

4. Ретарданты -

а) против вредных грызунов;

б) темпа роста растений;

в) против растительноядных клещей;

5. Гербициды -

а) против вредных грызунов;

б) против сорняков;

в) против нематод;

6. Арборициды -

а) против клещей

б) против кустарников;

в) против водорослей;

II. Определите группу токсичности пестицидов показателях ЛД₅₀:

1. ЛД₅₀ 51-200 мг/кг

а) высокотоксичные;

б) среднетоксичные;

в) малотоксичные;

2. ЛД₅₀ -20 мг/кг

а) высокотоксичные

б) малотоксичные;

в) сильно действующие;

3. ЛД₅₀ 1200 мг/кг

а) малотоксичные

б) среднетоксичные;

в) высокотоксичные;

Что такое кумуляция -

а) накопление в организме;

б) вызывает мутацию организмов;

в) вызывает ответную реакцию организма.

4. Резиситентность -

а) ядовитость для живых организмов;

б) вызывает мутацию организма;

в) накопление в организме.

5. Персистентность -

а) устойчивость пестицида в почве;

б) накопление в организме;

в) привыкание организма к пестициду;

6. Бластомогенность -

а) вызывает опухоли в организме;

б) накопление в организме;

в) привыкание организма к пестициду;

7. Тератогенность -

а) токсичность для живых организмов;

б) накопление в организме;

в) появление уродств у потомства;

Литература к главе:

Основная:

1. Голицын А.Н. Основы промышленной экологии М.2002-240с.

2. Садовникова Л.К., Орлов Д.С., Лозановская И.Н. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении. М.2006-334с.

3. Гора Е.П. Экология человека М.2008-127с.

4. Надежкина Е.В., Сашенкова С.А.. Практикум по экологии и химии окружающей среды. Пенза 2003-256с.

5. Мониторинг и методы контроля окружающей среды / под ред. Ю.А.Афанасьева, М.: 2001-336с.

Дополнительная:

1.Суханов Б.П., Биология моря. 1995. Т. 21. № 6. стр. 24-28

2. Тутельян В.А., Австриевских А.Н., Поздняковский В.М.. Биологические активные добавки в питании человека – Томск: Изд-во НТЛ, 1999. – 296 с.

3.Бондарев Л.Г. Микроэлементы – благо и зло. – М.: Знание, 1984. – 144 с.

4. Дж. Андруз, П. Бримблекумб, Т. Джикелс, П. Лисс. Введение в химию окружающей среды /Пер. с англ. – М.: Мир, 1999. – 271 с.

5.Гадаскина И.Д., Толоконцев Н.А. Яды – вчера и сегодня. – Л.: Наука, 1998. – 204 с.

6. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды – М.: Недра, 1990. – 335 с.

7.Говорушко С.М. Экологическое сопровождение хозяйственной деятельности. – Владивосток: Дальнаука, 2003. – 271 с.

8.Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. – М.: Гидрометеоиздат, 1984. – 559 с.

9.Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. – М.: Мир, 1989. 439 с.

10.Контроль химических и биологических параметров окружающей среды / Под ред. В.К. Донченко. – СПб.: Эколого-аналитич. информац. центр «Союз», 1998. – 896 с.

11.Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия/Под ред. Н.Г. Рабыльского. – М.: Минприроды России, 1992. – 73 с.

12.Криштопенко С.В., Тихов М.С., Попова Е.Б. Парадоксальная токсичность. – Нижний Новгород: Изд-во Нижегородской государственной медицинской академии, 2001. – 164 с.

13.Куценко С.А. Основы токсикологии. – СПб., 2002 – 202с

14.Морозов Н.П., Петухов С.А. Микроэлементы в промысловой ихтиофауне Мирового океана. – М.: Агропромиздат, 1986. – 158 с.

15.Огородникова А.А. Эколого-экономическая оценка воздействия береговых источников загрязнения на природную среду и биоресурсы залива Петра Великого. – Владивосток: Изд-во ТИНРО-центра, 2001. – 193 с.

16.Оксигендлер Г.И. Яды и организм. – СПб.: Наука, 1991. – 320 с.

17.Опекунов А.Ю. Экологическое нормирование: Учеб. пособие. – СПб.: ВНИИ Океанология, 2001. – 216 с.

18.Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. – М.: Высш. шк., 2002. – 334 с.

19 .Патин С.А. Экологические проблемы освоения нефтегазовых ресурсов морского шельфа. – М.: Изд-во ВНИРО, 1997. – 350 с.

20. Безель В.С., Большаков Е.Л., Воробейчик Е.Л.. Популяционная экотоксикология – М.: Наука, 1994. – 80 с.

21.Реввель П., Реввель Ч. Среда нашего обитания: В 4 кн. Кн. 2. Загрязнения воды и воздуха: Пер. с англ. – М.: Мир, 1995. – 296 с.

22.Селен в жизни человека и животных / Под ред. Л.П. Никитиной, В.И. Иванова. – М.: Калина. ВИНИТИ РАН, 1994. – 242 с.

23.Трахтенберг И. Книга о ядах и отравлениях. – Киев: Наукова думка, 2000. – 368 с.

24.Трахтенберг И.М., Колесников В.С., Луковенко В.П. Тяжелые металлы во внешней среде: Современные гигиенические и токсикологические аспекты. – Минск: Навука I тэхнiка, 1994. – 285 с.