Механизм действия хлорпроизводных углеводородов Нарушение тканевого дыхания

Механизм действия хлорпроизводных углеводородов • Нарушение тканевого дыхания • Изменение ферментных систем, блокирование SHгрупп белков, нарушают биосинтез белка • Растворяясь в жировой оболочке нервных волокон, влияют на перенос ионов в волока и из них. Нарушение в движении ионов вызывает появление содроганий и конвульсий, приводит к смерти • Свободный или слабосвязанный хлор никогда не встречался в природе. Некоторые его соединения вызывают у живых организмов непредсказуемые реакции • Выделение ХОП из организмов – без разрушения или с окислением до эпоксидов. Продукты метаболизма альдрина, гептахлора и др. более токсичны, чем исходные вещества

Действие хлорпроизводных углеводородов на живые организмы • Действие ХОП во многом аналогично действию диоксинов и дибензофуранов • Помимо этого: ХОП обладают высокой устойчивостью в природе и широким распространением • опасность ХОП для млекопитающих и птиц – в воздействии на репродуктивную функцию – в нарушении структуры генетического аппарата ХОП вызывает патологию внутренних органов: печени, почек, сердца, роговых покровов, МУТАГЕНЕЗ, гормональные изменения и эмбриотоксические эффекты

Нормы ПДК для ХОП в компонентах среды • • Воздух , мг/м 3 Вода, мг/л max разовая/суточная ГХЦГ 0, 03/0, 03 0, 02 Линдан 0, 03/0, 03 0, 02 альдрин 0, 001/0, 002 Гептахлор 0, 001/0, 0002 0, 05 ДДТ 0, 001/0, 0005 0, 1 Почва, мг/кг 0, 1

Нормы ОДК (ориентировочно допустимые количества) в компонентах пищевой цепи Летал. Дз Корма жив. Пищевые продукты зерн, слив. масло рыба овощи жир 300 -500 ГХЦГ 0, 05 125 Линдан 0, 05 10 -65 альдрин н/д 350 Гептахлор н/д 250 -400 ДДТ 0, 05 » » 0, 5 н/д 0, 1 0, 2 н/д 1, 25 в пересч. на жир 0, 2 н/д 0, 2 (мг/кг) молоко мясо яйца 0, 005 н/д 0, 005

Дихлор- дифенил- трихлорэтан • Препарат ДДТ токсичен • ЛД 50 - 200 мг/кг • Высокая стойкость и летучесть – период обращения вокруг Земли – 3 -4 недели • Один из первых глобальных загрязнителей Пауль Мюллер: – открытие в 1939 • борьба с малярией • 1948 – Нобелевская премия в области медицины • С 1950 – обнаружение во всех частях света -в Антарктиде – в мясе пингвинов, в молоке женщин) • Высокая способность аккумулироваться и передаваться по пищевым цепям • С 60 -х годов в большинстве стран запрещен

Пути распространения ХОП в окружающей среде • ХОП имеют низкое давление насыщенных паров, НО испаряются с поверхности почвы и воды в воздух. • Так, большие количества ДДТ попадают в атмосферу при использовании с/х авиации – перенос с воздушными потоками на тысячи км • Максимальные концентрации ХОП обнаружены в теплый период с пиковыми значениями весной и осенью • Большая часть ХОП гидрофобны, не способны к транслокации через корневую систему в растительности, зато хорошо поглощаются листьями и побегами из воздуха. НО изомеры ГХЦГ концентрируются в зеленой массе • ХОП адсорбируются органическим веществом почвы и донным илом – легко перемещаются с поверхностными водами. • Степень адсорбции ХОП уменьшается в ряду «почвадонные отложения-супесь-песок»

Пути распространения ХОП в окружающей среде • Концентрация пестицидов в дождевой воде высока особенно в случае кратковременных дождей (отмечают значительные количества по десятку и больше ядохимикатов) • В тумане концентрация пестицидов превосходит в 50 -3000 раз их концентрацию в газовой фазе • Высокое извлечение пестицидов из туманов протекает над лесами: • концентрация ГХЦГ для лесных подстилок 11, 5 -31 нг/г • концентрация ДДТ– 9, 5 -105 нг/г • Фоновая концентрация ХОП в почвах Европы и северной Америки -1 -20 нг/г • Самые высокие концентрации – Африка, Азия, Индия! – как результат интенсивного применения

Средние концентрации загрязнения ХОП компонентов биосферы • ХОП до последнего времени занимали одно из первых мест по масштабам использования в С/х и др. • Несмотря на тенденцию снижения использования устойчивых ХОП, заметное снижение пестицидного загрязнения объектов ожидается в 2030 г. • Водные объекты: средние концентрации в речных и озерных поверхностных водах – 10 -60 нг/л, более загрязненные – равнинные водоемы, максимальные – в периоды половодья • Рыба – индикатор загрязнения водных экосистем. • В среднем в Европе содержание ДДТ в тканях рыб – до 1 мг/кг, бывает свыше 10 мг/кг (озеро Мичиган)

Разрушение ХОП • ХОП в обычных условиях довольно инертны, не разлагаются действием конц кислот, щелочей и воды. • Наиболее распространенный механизм разрушения ХОП в окружающей среде – фотохимические реакции и процессы метаболизма с участием микроорганизмов • ДДТ переходит в ДДЭ (дихлордифенил дихлорэтилен), ДДД (дихлордифенилдихлорметелметан) и кетоны: – ДДД устойчив к УФ-излучению – ДДЭ постепенно превращается в другие хлорорганические соединения, в т. ч. и ПХБ. • Продукты разложения чаще более опасны, чем предшественники • Ароматические амины и фенолы могут ковалентно связываться с гумином – вследствие этого пестициды в почве могут сохраняться вплоть до разрушения гуминовых веществ. Биологическая активность пестицида при этом может восстановиться.

Фосфорорганические пестициды (ФОП) • Фосфорорганические соединения R 2 -P())широко применяются с 60 -х годов 20 в. • Используются как инсектициды, акарициды – для защиты от вредителей плодовых, овощных, зерновых и декоративных культур, для уничтожения мух, комаров, паразитов, как дефолианты • Общая формула • R 2 –P –X –Z, где X и Y – O или S • ║ R – углеводородная или оксиугле • Y водородная группа » Z – комплексная углеводородная » группа Наиболее широко -тиофос и метилтиофос

Фосфорорганические пестициды (ФОП) • Применяются сложные эфиры кислот: • Фосфорной (диметилдихлорвинилфосфат- ДДВФ, др. ) • Тиофосфорной (тиофос, метафос, метилмеркаптофос, др. ) • Дитиофосфорной (карбофос, рпгор, фосфамид, др. ) • Фосфоновой хлорофос • Амиды пирофосфорной, алкилфосфорной , алкилфосфоновой, фторфосфорной кислот • Способны легко проникать через кожу, не вызывая местного действия • Главные плюсы ФОП– • малостойкие соединения, разлагаются в окружающей среде в течение 1 месяца • Остатки в продуктах питания разрушаются при термической обработке

Механизм действия ФОП • ВОП отличаются повышенной токсичностью – оказывают парализующее действие на фермент ацетилхолинестеразу (ACh. E) • Обычно ACh. E разрушает ацетилхолин после передачи нервного импульса нервными волокнами • При нарушении нормальной деятельности фермента накапливается ацетилхолин и возникают посторонние нервные импульсы – содрогание, конвульсия, паралич, смерть • Включение в состав молекулы паранитрофенольной группы (тиофос, метафос, метилнитрофос) дает изменение в картине крови (снижение уровня гемоглобина и повышение метгемоглобина)

Токсичность ФОС • Большинство ФОП – высоко- и среднетоксичные соединения, некоторые из них запрещены к применению в нашей стране (метилэтилтиофос, меркаптофос, М-74) • Применяются: • Метафос (ЛД 50 35 мг/кг) - инсектицид, фоксим ЛД 50 1780 мг/кг – против колорадского жука, в зернохналищах • Карбофос ЛД 50 1400 мг/кг и ДДВФ (дихлорфос) ЛД 50 до 80 мг/кг –повсеместно – обработка полевых и плодовых культур, против бытовых насекомых

Карбаминовые пестициды • Производные карбаминовой, тиокарбаминовой и дитиокарбаминовой кислот: • гербициды и инсектициды – бетанол, дикрезил, карбин, др • Дитиокарбаматы – фунгициды, нематоциды, гербициды • Выгодные отличительные свойства от ХОП и ФОП: – Карбаматы обладают малой или средней токсичностью – слабо выраженными кумулятивными свойствами – невысокой устойчивостью во внешней среде • НО подвергаются деструкции с образованием летучих токсичных CS 2 H 2 S и др. , которые переходят в продукты питания и воду • Ряд продуктов имеют более высокую токсичность, чем исходные • Пестициды этого класса являются аллергенами • Картины отравления ФОП и карбаминовыми П. сходны

• Гербициды : Производные хлорфенилуксусной, хлорфеноксимасляной, пропионовой и бензойной кислот • Механизм токсического действия – нарушение процессов фосфорилирования и связанного с ними углеводного обмена, угнетения тканевого дыхания • Нитро- и хлорпроизводные фенола – широкого спектра действия – Механизм токсического действия – нарушение обменных процессов в клетке. – При длительном воздействии Нитропроизводные фенола наблюдается окрашивание кожи, волос, конъюктивы в желтый цвет • Производные симм-триазинов (антагонисты фолиевой кислоты) – селективные гербициды, высоко эффективны для гидробионтов, НО малая подвижность в почве

• Ртутьорганические соединения и комплексные ртуть- и хлорорганические препараты – используются для протравы семян, имею спектр широкого действия – РОС высокотоксичны, с высокой кумулятивностью – откладываются в печени, почках, стенках желчного пузыря, в головном мозге. Токсические свойства – за счет ртути, блокирующей сульфгидрильные группы клеточных белков в различных тканях • Мышьяксодержашие соединения – инсектициды (арсениты (а), парижская зелень –ацетоарсенит меди) – Механизм действия связан с блокированием сульфгидрильных групп ферментов и образованием стойких токсических соединений – Соединения As могут быть выявлены в крови, экскретах, волосах, костях. Запрещены к использованию. • Соединения меди – медный купорос и бордосская жидкость и др. - фунгициды токичны для растений • Возможен смертельный исход – 10 г – смертельная доза

Природные соединения и их синтетические аналоги • Пиретрины (в цветках ромашек рода пиретрум) • Их синтетические аналоги пиретроиды – имеют большую эффективность и стабильность • Пиретроиды –инсектициды трех поколений • 3–е поколение цигалотрин, флуцитринат др. Высокая активность, меньшая токсичность для пчел, птиц и рыб. • При попадании в организм – из жировых тканей выводятся в течение 3 -4 недель, из головного мозга – значительно юыстрее. • Пиретроиды выводятся из организма тем быстрее, чем токсичнее препарат!!!

Степень опасности пестицида • Допустимая суточная доза (ДСД) – количество пестицида, не оказывающее неблагоприятного воздеятвия на жизнь человека при ежедневном потреблении в течение всей жизни. • Определяется по лимитирующему показателю вредности (хроническая токсичность, канцерогенность, мутагенность др. ) – max неэффективная доза для наиболее чувствительных животных (мг/кг массы тела в сутки) • Допустимая безвредная суточная доза (ДБСД) рассчитывается для питьевой воды 10% от ДСД при суточной норме потребления воды – 2 л и среднем весе человека 70 кг. • Опасность отдаленных последствий –главная трудность для выявления негативного влияния пестицидов на организм

Стойкость и перенос пестицидов в окружающей среде • Стойкость – время, необходимое для потери 95% активности пестицида при нормальных условиях • Нестойкие пестициды остаются в окружающей среде 1 -12 недель • Средней стойкости – 1 -18 месяцев, стойкие пестициды – 2 года. • ХОП (стойкие) – разлагаются в течение нескольких лет • В анаэробных условиях - отщепляют атомы хлора, замещение их группами ОН. Биологическая активность вещества значительно снижается • В аэробных условиях ХОП обладает исключительной устойчивостью.

Остаточные количества пестицидов в пище • Максимально допустимый уровень (МДУ), или толерантность пестицида для необработанных и немытых продуктов урожая, вывозимых с поля • МДУ необходим для обеспечения применения пестицида в соответствии с рекомендациями и свести к минимуму возможность воздействия токсической дозы на потребителя • Мытье, проветривание, обрезка полевых культур снижает содержание пестицидов в продуктах • Обработка и приготовление пищи – также дает снижение концентрации пестицидов в продуктах питания

• За последние 30 -40 лет существенно увеличилось содержание пестицидов в продуктах растительного и животного происхождения вплоть до величин в 5 и более раз. • Применение пестицидов требует соблюдения следующего: • Ужесточение требований по безопасности • Правильное применение • Чередование препаратов с различным механизмом действия - для исключения хронического воздействия препаратов на человека