Гербициды
Гербициды
Производство и использование гербицидов за последние 20 лет сильно возросло. Сейчас гербициды превосходят инсектициды по объему продаж и продажной стоимости. На человека все гербициды действуют по-разному — одни из них малотоксичны, другие вызывают тяжелое отравление и могут приводить к смерти. Поскольку гербициды, используемые в сельском хозяйстве, могут попадать в питьевую воду, они представляют серьезную угрозу для здоровья населения.
Производные хлорфеноксиуксусной кислоты, включая 2,4-дихлорфеноксиуксусную и 2,4,5-трихлорфеноксиуксусную кислоту (их структурные формулы приведены ниже), а также их соли и эфиры — наиболее широко используемые гербициды.
Альфа-нафтилтиомочевина — избирательный родентицид, остальные животные к ней менее чувствительны. Так, для крыс LD50 составляет 3 мг/кг, для собак — 10 мг/кг, для морских свинок — 400 мг/кг, а для обезьян — 4 г/кг. Основные токсические эффекты — массивный отек легких и плевральный выпот — обусловлены поражением капилляров легких. Под действием микросомальных ферментов печени а-нафтилтиомочевина ме-таболизируется с образованием элементной серы (Lee et al., 1980). Связывание последней с макромолекулами легочной ткани и объясняет (по крайней мере отчасти) пневмотоксические свойства а-нафтилтиомочевины. На крысах показано, что ее антидотами могут быть вещества, блокирующие сульфгидриль-ные группы (Koch and Schwarze, 1956).
Обе эти кислоты применяют для очистки полей от широколиственных сорняков и для уничтожения древесных растений вдоль автомагистралей и железных дорог. Гибель животных от отравления высокими дозами 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты обусловлена, по-видимому, фибрилляцией желудочков. При отравлении низкими дозами, когда смерть наступает не сразу, наблюдаются симптомы поражения нервно-мышечного аппарата (скованность мышц конечностей, атаксия, парезы), затем наступает кома. Случаи отравления людей редки.
Эти гербициды метаболизируются медленно, но быстро выводятся почками и поэтому не накапливаются в тканях животных (Berndt, Koschier, 1973). У людей Т1/2 этих веществ в плазме составляет около 24 ч (Gehring et al., 19/0).
Производные хлорфеноксиуксусной кислоты могут вызван контактный дерматит и довольно тяжелое поражение кожи в виде так называемых хлорных угрей (хлоракне) (Poland et aJ., 1971). Такие угри возникают у рабочих, занятых на производстве 2,4,5-трихлорфеноксиуксусной кислоты, и обусловлены, скорее всего, содержащейся в ней примесью диоксина (2,3,7,8-тетра-хлордибензо[b,е]-1,4-диоксина); 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота этой примеси не содержит.
Источниками диоксина могут быть не только гербициды. Он выделяется и при некоторых производственных процессах, например при сгорании хлорзамещенных органических соединений и в процессе отбеливания бумажной массы.
Некоторые животные особенно чувствительны к действию диоксина. Так, у морских свинок его LD50 составляет всего 0,6 мкг/кг, что примерно в 10 ООО раз ниже, чем у хомяков. Причины гибели животных при отравлении диоксином не известны. Морфологические изменения в печени, тимусе и половых органах слишком незначительны, чтобы быть причиной смерти. Как показали исследования на клеточных культурах, цитотоксическим действием диоксин также не обладает. Однако он — мощный индуктор микросомального фермента ароматазы (Poland, Glover, 1974). Кроме того, у животных выявлено тератогенное и канцерогенное действие диоксина (Neubert et al., 1973; Van Miller et al., 1977; Kociba et al., 1978).
Для человека диоксин менее токсичен, чем для некоторых животных, например для морских свинок (Holmstedt, 1980). Отравление диоксином может приводить к появлению хлорных угрей, симптомов поздней кожной порфирии, гиперхолестеринемии и психическим расстройствам (Hayes, 1982). Во время Вьетнамской войны многие солдаты подверглись действию «Эйджент орандж», представлявшего собой смесь 2,4-дихлорфеноксиук-сусной и 2,4,5-трихлорфеноксиуксусной кислот с примесью диоксина. «Эйджент орандж» распыляли над джунглями в качестве дефолианта. Эпидемиологические исследования (правда, во многом противоречивые) не выявили у ветеранов Вьетнамской войны никаких отклонений в состоянии здоровья, которые могли бы быть связаны с диоксином (Ketchumetal., 1999). Более того, у ветеранов Вьетнамской войны и ветеранов других военных кампаний содержание диоксина в сыворотке примерно одинаково. Это говорит о том, что во Вьетнаме американские солдаты подверглись действию гораздо меньших доз диоксина, чем предполагалось ранее (Centers for Disease Control, 1988). Однако эпидемиологические исследования среди лиц, контактировавших с высокими дозами диоксина на предприятиях химической промышленности и после химических аварий, показали, что он, возможно, является канцерогеном (Huff et al., 1994).
Динитрофенолы. Некоторые производные динитрофенолов, а также динитрофеноляты алифатических аминов и щелочных металлов применяют в качестве гербицидов, и они могут вызывать отравление у человека. Известны, например, случаи отравления динитроортокрезолом. Основной механизм токсического действия динитрофенолов заключается в разобщении окисления и фосфорилирования в митохондриях. Отравление динитрофенолами приводит к значительному повышению основного обмена и гипертермии. Острое отравление проявляется вначале тошнотой, беспокойством, гиперемией кожи, потливостью, тахипноэ, тахикардией, гипертермией, цианозом и в конце концов ггоиволит к шоку и коме. Спустя 24—48 ч наступает выздоровление или смерть. Преобладание теплопродукции над теплоотдачей может привести к злокачественной гипертермии, при развитии которой показаны холодные ванны, ингаляции кислорода и коррекция водно-электролитных нарушений. При отравлении динитрофенолами противопоказаны салицилаты, содержащие фенольную группу.
Бипиридил. Среди всех токсичных производных бипиридила, используемых в качестве гербицидов, наиболее известен паракват. Его структурная формула следующая:За последнее десятилетие зарегистрированы сотни случаев смертельного отравления паракватом — как случайного, так и с целью самоубийства. При аутопсии обнаруживают поражение легких, печени и почек, иногда — миокардит. Независимо от пути попадания параквата в организм отравление им всегда проявляется выраженной пролиферацией фибробластов в легких. В то время как желудочно-кишечные нарушения возникают в ближайшие часы после употребления параквата внутрь, симптомы поражения легких и дыхательные нарушения, приводящие к смерти, иногда развиваются через несколько суток.
Предполагаемый биохимический механизм поражения легких (Bus et al., 1976) приведен на рис. 68.6. В результате циклических реакций одноэлектронного восстановления и окисления параквата вначале образуется супероксидный радикал, подвергающийся затем неферментативному превращению в синглетный кислород, который, в свою очередь, окисляет полине-насыщенные жирные кислоты клеточной мембраны до гидроперекисей. Эти гидроперекиси нестабильны и в присутствии переходных металлов распадаются с образованием липидных радикалов, запуская таким образом цепную реакцию перекис-ного окисления липидов, подобную той, которая протекает с участием четыреххлористого углерода (Smith, 1988).
В связи с угрозой тяжелого поражения легких лечение при отравлении паракватом следует начать как можно раньше. Лечение включает промывание желудка, использование слабительных, препаратов, предотвращающих всасывание параквата в ЖКТ (например, бентонита), гемодиализ или гемосорбцию (Cavalli, Fletcher, 1977; Davies et al., 1977).
Производные фосфоновых кислот. Структурные формулы двух гербицидов этой группы, глифосата и глюфосината, следующие:
Оба они относятся к неизбирательным системным гербицидам широкого спектра действия и предназначены для уничтожения однолетних и многолетних растений. Получение генетически модифицированных сельскохозяйственных культур, устойчивых к действию глифосата, позволяет использовать его для обработки посевов.
Хотя глифосат малотоксичен, в некоторых странах отмечены случаи использования его при попытке самоубийства. Легкое отравление глифосатом проявляется желудочно-кишечными нарушениями (тошнотой, рвотой, поносом, болью в животе), обусловленными раздражением и повреждением слизистой. Все симптомы сохраняются не более суток. При умеренно тяжелом отравлении отмечаются более опасные желудочно-кишечные симптомы (изъязвление слизистой, кровотечение), артериальная гипотония, нарушение функции легких, нарушение кислотно-щелочного равновесия и поражение почек и печени. В случае тяжелого отравления нарушается функция легких, возникают почечная недостаточность и артериальная гипотония, возможны шок, эпилептические припадки, кома, остановка кровообращения и смерть (Talbot et al., 1991; Tominack et al., 1991). Гербициды на основе глифосата содержат поверхностно-активные вещества — полиоксиэтиленалкиламины. Полагают, что именно они обладают токсическим действием.
Другие гербициды. Существует множество других гербицидов, относительно безопасных для человека. К ним относятся карбаматы (профам, барбан), производные мочевины (монурон, диурон), триазины (атразин, аминотриазол), производные анилина (алахлор, пропахлор, пропанил), динитроанилина (трифлуралин) и бензойной кислоты (амибен).
