Токсикология пестицидов

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ

«ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОЙ, РАДИАЦИОННОЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ»

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Ветеринарная фармакология с токсикологией»

на тему: «Токсикология пестицидов»

06.02.03 - ветеринарная фармакология с токсикологией

Работу выполнил:

аспирант 2-го года обучения,

Сагдеев Д.Р.

Работу проверил:

доктор биологических наук,

Тремасова А.М.

Казань - 2020

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЩЕЕ ПОНЯТИЕ О ПЕСТИЦИДАХ

2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕСТИЦИДОВ

3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, ПОВЕДЕНИЕ В ОРГАНИЗМЕ, ТОКСИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ПЕСТИЦИДОВ

4. ОЦЕНКА ЭКОТОКСИКОЛОГИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПЕСТИЦИДОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

5. ТОКСИКОЛОГИЯ ПЕСТИЦИДОВ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Резкое ухудшение экологической ситуации во многих регионах мира, связанное с антропогенной деятельностью, повлияло на качественный состав потребляемой продукции. С продуктами питания в организм поступает значительная часть химических и биологических веществ. К экотоксикантам, имеющим приоритетное значение по степени опасности для здоровья животных и человека, являются пестициды.

Пестициды часто применяются местно или перорально животным для борьбы с вредными насекомыми и паразитами или используется в окружающей среде для борьбы с различными вредителями. Это приводят к тому, что домашние животные подвергаются воздействию широкого спектра используемых в настоящее время сельскохозяйственных химикатов. Они попадают, и накапливаются в пищевых продуктах по ходу как биологической цепи, обеспечивающей обмен веществ между живыми организмами, с одной стороны, и воздухом, водой и почвой - с другой, так и пищевой цепи, включающей все этапы сельскохозяйственного и промышленного производства, продовольственного сырья и пищевых продуктов [1,7,8].

При изучении данных экотоксикантов большое внимание уделяется особенностям их кинетики, метаболизма, биотрансформации, кумуляции и концентрации; движению по пищевым цепочкам; переносу и переходам из одной среды в другую; возможностям превращений во вторичные загрязнители; их влиянию на различные организмы, входящие в экосистемы. Именно поэтому целью работы явилось изучение влияния пестицидов на организм животных и человека, а также на окружающую среду.

1. ОБЩЕЕ ПОНЯТИЕ О ПЕСТИЦИДАХ

Пестициды - (от лат. pestis - «зараза», cido - «убивать») или ядохимикаты составляют большую группу соединений с различными физико-химическими свойствами. Это химические средства, применяемые в сельском хозяйстве для защиты растений от различных видов вредных организмов и сорняков, а также в гигиене людей и животных.

Применение пестицидов:

В сельском хозяйстве для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур;

В народном хозяйстве для борьбы с грызунами;

В химической промышленности (производство растворителей и негорючих пластмасс).

Причины отравлений пестицидами:

Несоблюдение техники безопасности при работе с пестицидами;

Профессиональные отравления в сельской местности;

При пожарах, при сжигании пластиковой посуды через выделяемый дым;

Попадание в организм животных с кормом и человека с пищей (мясо, молоко), а также через теплокровных животных.

Пестициды являются одной из причин «токсической ситуации» в мире, т.к. они наряду с непосредственным воздействием на живой организм проникают в растения, почву, воду и т.п. Поэтому источниками отравления людей и животных могут быть не только сами пестициды, но и объекты внешней среды, растения, пищевые продукты и т.п. [2]

Способы защиты от болезней и вредителей:

Механические. Удаление механическим путем (ручной сбор колорадского жука, сбор и сожжение зараженных растений и сорняков).

Биологические. Уничтожение вредителей другими организмами.

Селекция. Выведение стойких сортов (видов) путем гибридизации и отбора.

Питание. Характер питания (азот оказывает влияние на устойчивость к заболеваниям и вредителям).

Климат. Климатические условия влияют на степень развития вредителей и болезней.

Химические. Применение химических средств защиты от вредителей и болезней.

Основные гигиенические требования к пестицидам:

В сельском хозяйстве должны, как правило, применяться малотоксичные для теплокровных животных и человека препараты.

Не должны использоваться стойкие вещества, не разлагающиеся в природных условиях на нетоксичные компоненты в течении двух и более лет.

Не следует применять препараты с резко выраженной кумуляцией.

Не допускаются к применению вещества, если при предварительном изучении их установлена реальная опасность их вследствие канцерогенности, мутагенности, эмбриотоксичности и аллергенности.

Основные пестициды середины XX века.

Органические - никотин, пиретрум, галогенопроизводные углеводородов (CCl4 - инсектофунгицид в пушном хозяйстве), диоксин, органические соединения ртути (гранозан, меркуран, меркургексан), хлорорганические соединения (ДДТ, гептахлор, ГХЦГ), фосфорорганические соединения (карбофос, метафос, хлорофос и др.), производные карбаминовой кислоты (севин), пиретроиды.

Неорганические - HgCl2 - сулема BaCl2, BaCO3 и инсектофунгициды (CuO; CuCl2; CuSO4 (медный купорос); CuCO3; Cu(OH)2 (препарат АБ); (CH3COO)2Cu*3Cu(AsO2 )2 (парижская, швейнфуртская зелень); Cu2As2O5 - зелень Шееле; As2O3 - инсектицид и консервант в сельском хозяйстве; препарат Давыдова - смесь Ca(AsO2 )2 с тальком (для борьбы с саранчой, полевыми мышами, малярийным комаром); НCN и ее соли NaCN и KCN - для борьбы с вредителями плодовых деревьев, зерна, хлопка-сырца [10].

2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕСТИЦИДОВ

Существуют различные подходы к классификации пестицидов. Их классифицируют по назначению, способности проникать в организм вредителя, характеру и механизму действия, токсичности и другим признакам (табл. 1).

Таблица 1 - Классификация пестицидов по назначению, способу проникновения и характеру действия

К пестицидам также относят химические средства, стимулирующие и тормозящие рост растений (регуляторы роста растений), препараты для удаления листьев растений (дефолианты), препараты для подсушивания растений (десиканты), препараты для отпугивания (репелленты) и привлечения (аттрактанты) насекомых [5,7].

Классификация пестицидов по токсичности. Степень токсичности зависит от пути поступления в организм пестицидов (ингаляционный, пероральный, перкуттанный и др.), от индивидуальных особенностей организма (возраст, пол, наследственность и т.д.) и других факторов. Классификация по степени опасности отравления предложена специалистами ВОЗ и основана на величине LD50 пестицидов для крыс в зависимости от пути введения токсикантов и их агрегатного состояния (табл.2).

Таблица 2 - Классификация по степени опасности отравления

Опасность отравления пестицидами зависит от природы соединения, его агрегатного состояния, продолжительности контакта, степени летучести токсиканта, его устойчивости а окружающей среде (персистентность), способности к кумуляции (накопление в организме). Персистентность очень важна для оценки токсичности пестицидов. Пестициды делятся по устойчивости в почве на очень стойкие, период разложения которых составляет более 1 года, стойкие - от 6 мес. До 1 года, умеренно стойкие - 1 - 6 мес., малостойкие - до 1 мес.

Кумуляция пестицидов в организме человека и животных характеризуется коэффициентом кумуляции, который определяется отношением суммарной дозы препарата, вызывающей гибель 50% подопытных животных при многократном введении, к дозе, вызывающей гибель 50% животных при однократном введении [6,9]. Если коэффициент кумуляции менее 1, вещество обладает сверхкумуляцией, при коэффициенте кумуляции 1 - 3 у вещества выраженная кумуляция, при коэффициенте 3 - 5 умеренная, при коэффициенте боле 5 - слабовыраженная кумуляция.

Для отнесения пестицида к тому или иному классу опасности в первую очередь учитывается свойство, определяющее его опасность. Это значит, что даже малотоксичное вещество, но обладающее канцерогенным или мутагенным свойством, может быть отнесено к 1 классу опасности.

пестицид окружающий среда организм

3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, ПОВЕДЕНИЕ В ОРГАНИЗМЕ, ТОКСИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ПЕСТИЦИДОВ

Таблица 3 - Физико-химические свойства, поведение в организме, токсическое действие пестицидов

Оценка экотоксикологического воздействия пестицидов на окружающую среду

Перечень данных, требуемых для экологической оценки пестицида и для последующей регистрации, примерно одинаков в развитых странах мира: в Европейском Союзе (EC Regulation No 1107, 2009), США (СГС, 2015), в странах Организации Экономического Сотрудничества и Развития (Environment monographs N77, 1994), в Российской Федерации (Распоряжение Минсельхоза России №26-р, 2013). Традиционно он включает две группы сведений: поведение пестицида в окружающей среде и его экотоксикологию.

Под экологической опасностью пестицида понимается способность пестицида оказывать негативное воздействие на окружающую среду. Классификации опасности пестицидов необходимы для маркировки и составления паспортов безопасности, чтобы предупредить о возможных негативных эффектах на окружающую среду и определить меры их устранения при неправильном применении пестицидов, их транспортировке, хранении, чрезвычайных ситуациях.

Классификация опасности для водных организмов построена на использовании основных элементов: острой и хронической токсичности в водной среде, потенциала биоаккумуляции или фактической биоаккумуляции и разложения (биотического или абиотического) химического вещества. Показатели острой и хронической токсичности пестицидов определены для следующих водных организмов: для рыб (типичный представитель - радужная форель, Oncorhynchus mykiss), для водных беспозвоночных (дафнии, Daphnia magna), для водорослей (зеленые водоросли, в основном - Selenastrum capricornutum). Показатели острой токсичности пестицидов - LC50 и ЕC50 (96-часовые тесты для рыб и 48-часовые для дафний, соответственно), их хронической токсичности NOEC (14-21 суточные тесты) для этих же гидробионтов, а также токсичности для водорослей (ЕC50) и биоаккумуляции в рыбах (BCF), как правило, определены по методикам испытаний химикатов Организации Экономического Сотрудничества и Развития (ОЭСР).

Неблагоприятным последствием использования пестицидов является и потеря биологического разнообразия [3]. Из-за специфики применения большинства пестицидов первыми с негативным воздействием сталкиваются почвенные организмы. Дождевые черви являются представительным видом организмов, по которому оценивают токсичность и опасность пестицидов для почвенной макрофауны.

Одной из основных проблем, связанных с загрязнением почвы пестицидами, является их воздействии на структуру и активность микробных сообществ. Ранее было установлено, что микробные сообщества почвы в целом могут быть устойчивыми к пестицидной нагрузке [9], хотя результаты этих исследований довольно противоречивы. Существенные различия в оценке влияния пестицидов на микробные комплексы почв характерны даже для одного из самых изученных действующих веществ гербицидов - глифосата. Внесение пестицидов может также влиять на микробный метаболизм [6], воздействуя на процессы утилизации углеродных субстратов и нитрификации [4]. В целом, не смотря на то, что сам факт негативного воздействия пестицидов установлен, масштабы этого явления, наличие и длительность хронических эффектов, последствия системного применения пестицидов для микробного сообщества почв так и не определены.

5. ТОКСИКОЛОГИЯ ПЕСТИЦИДОВ

Фосфорорганические соединения (ФОС). Механизм взаимодействия антихолинэстеразных соединений детально изучен. ФОС проявляют свое токсическое действие в результате того, что имеют определенное сходство в строении с естественным субстратом ХЭ -АХ (как стериохимически, так и по реакционной способности). При достижении активного участка ХЭ их взаимодействие с ферментом сводится к фосфорилированию (или карбамилированию) гидроксила серина. В общем виде реакцию АХ под действием АХЭ можно представить в виде последовательного процесса: активный фермент обратимо реагирует с АХ, в результате чего образует комплекс субстрат - фермент. Фосфорилирующая способность ФОС зависит от прочности эфирной связи фосфора с кислотным остатком и от дефицита электронов вокруг атома фосфора.

Сопоставление данных об антихолинэстеразной активности ФОС in vi-tro с их токсичностью и антихолинэстеразными свойствами in vivo показыва-ет, что между этими свойствами не всегда имеется прямая зависимость. Это касается в первую очередь тиофосфатов (фосфоротиоатов). Например, такие тиофосфаты, как тиофос, карбофос, ЭПН, не вызывают угнетение холинэсте-разы in vitro, однако эти соединения отличаются выраженными антихолинэ-стеразными свойствами in vivo и высокой токсичностью.

Большинство ФОС не ионизируются и обладают значительными липо-фильными свойствами. В связи с этим, при поступлении в организм через же-лудок, легкие, кожу они легко всасываются. Всасывание через ЖКТ большинства ФОС притекает относительно быстро и эффективно. Всасывание ФОС через легкие происходит быстро и для многих веществ может считаться полным. При дермальном пути поступления степень поглощения вещества зависит от дозы, концентрации, площади, целостности и состояния кожи, гидрофобности вещества, присутствия растворителей и эмульгаторов, которые могут способствовать всасыванию. Наиболее опасный путь поступления ФОС - внутривенный. При внутривенном введении сразу создается высокая концентрация вводимого вещества в крови, что приводит к выраженному токсическому эффекту. Однако высокий уровень вещества сохраняется недолго.

В зависимости от введенной дозы, пути поступления, липофильности ФОС изменяются их распределение и накопление в различных органах и тканях. При дробном введении некоторых веществ может проявляться большой токсический эффект, чем от той же дозы, введенной одномоментно. Распределение ФОС в различных органах и тканях организма также зависит от способности проникать через мембраны и гистогематические барьеры и неспецифической сорбции на мембранах, с белками и липопротеидами.

Большинство ФОС быстро метаболизируются и выводятся из организ-ма; скорость выведения обычно достигает пика за 2 дня, затем быстро снижа-ется, однако не достигает нуля из-за накопления в жировой ткани и связыва-ния с различными белковыми структурами.

Метаболизм ФОС может протекать по двум направлениям: детоксикации, когда образуются метаболиты, менее токсичные, чем исходное соединение, и активации, когда в ходе метаболических превращений возникают высокотоксичные метаболиты. На самом деле метаболизм ФОС - это сложный биологический процесс, включающий многообразие путей превращения с участием различных ферментных систем организма и направленный на поддержание химического гомеостаза.

Лечение животных при интоксикациях ФОС основывается на токсикодинамике и применяют холинолитические средства и реактиваторы холинэстеразы. В качестве холинолитиков наиболее часто применяют 1%-ный раствор атропина сульфата, который вводят подкожно в дозе 1 мл/100 кг массы животного.

Хлорорганические соединения (ХОС). В биологическом отношении большинство ХОС представляют собой пестицид очень сильного контактного действия (ДДТ, гексахлоран, метоксилон, гептахлор, алдрин, токсафен, каптан, пентахлор и др.) поражающий нервную систему насекомых. Органические соединения хлора хорошо растворимы в растительных и животных жирах, что обеспечивает им легкое проникновение.

ХОС относится к токсинам активного преодоления барьеров (с затратой энергии) и накапливается прежде всего в накожном и внутрикожном жире, центральной нервной системе, печени, почках, железах внутренней секреции.

В печени ХОС нарушает белково-образовательную функцию, антиток-сическую и другие функции органа. Некоторые стойкие ХОС нарушают процессы окислительного фосфолирования и функцию фермента моноаминооксидазы, способствующей образованию свободных радикалов, которые усиливают переокисное окисление в мембранах гепатоцитов и в клетках эндотелия, что увеличивает проницаемость кровеносных сосудов, вызывают дистрофии клеток печени и ЦНС, понижение синтеза альбуминов, ингибируют функцию коркового слоя надпочечников, при этом уменьшается секреция кортикостероидов. Блокируется тканевой дыхательный фермент цитохромоксидаза, в связи, с чем развивается гипоксия и аноксемия. В результате гидроксилирования стероидных гормонов снижается плодовитость и возможно эмбриотоксическое и тератогенное действие. ХОС очень длительное время сохраняется во внешней среде в активном состоянии.

Наиболее чувствительными к ХОС являются лошади, так применение этим животным гексахлорана в дозе 0,01 г/кг веса через 20 дней вызывало клинические признаки интоксикации, а у овец эта доза составляла 0,15 г. В зависимости от клинических симптомов проводят фармакокоррекцию: в вену вводят гипертонический раствор (3-5%) натрия хлорида, 40%-ный раствор глюкозы, 10%-ный раствор кальция хлорида и кальция глюконата 0,5-1 мл/кг.

Производные карбаминовой, тио- и дитиокарбаминовой кислот. Производные карбаминовой кислоты в основном снижают активность ацетилхолинэстеразы крови. И происходит накопление ацетилхолина в нервных синапсах внутренних органов, скелетных мышц, желез и др. В связи с этим в холинэргических синапсах проявляется холиномиметическое действие медиаторов, т.е. усиливается секреция слюнных, слезных, бронхиальных, пищеварительных и потовых желез, замедляется пульс, расширяются кровеносные сосуды, усиливается сокращение гладких мышц в бронхах, кишечнике, матке, мочевом пузыре и других органах.

Большинство тиокарбаматов снижают окислительные процессы в тканях, воздействуя на активность ферментов, регулирующих их, нарушают обмен нуклеиновых кислот и функцию ЦНС, влияют отрицательно на печень и другие паренхиматозные органы, и на железы внутренней секреции.

Карбаматы в большинстве своем малостойкие во внешней среде (пери-од разложения до трех месяцев). В организме теплокровных животных ариловые эфиры алкилкарбоминовой кислоты быстро разрушаются (до 20 дней).

При интоксикации пестицидами карбоминовой кислоты кроме общих мероприятий показаны антидоты. Лечение животных при интоксикации производными тиокарбаминовой кислоты в основном симптоматическое, рекомендуется применять холинолитики согласно наставлений. Показано так же проведение всех общих мероприятий предусмотренных при интоксикациях.

При интоксикации дитиокарбаматами лечение животных практически такое же как и при препаратами карбоминовой кислоты: проводят 4-кратное (1 раз в день) одновременное подкожное введение специфического средства (антидота), включающего кокарбоксилазу (2 мг/кг), лазикс (10 мг/кг), 20%-ный раствор камфары в масле (в терапевтической дозе), а так же применяют внутрь 0,5%-ный раствор лимонной кислоты: крупным животным 1-2 л, мелким - 100-150 мл.

Синтетические пиретроиды. У экспериментальных животных (белые крысы) пиретроиды в токсических дозах действуют на ЦНС, снижается активность холинэстеразы во всех субстратах, в том числе в мозге, накапливается в холинэргических синапсах ацетилхолин и этим проявляется холиномимитическое действие. Гепатотоксическое действие пиретроидов приводит к снижению функции ферментов переаминирования, щелочной фосфотазы, холинэстеразы печени и сыворотки крови, содержание общего белка и мочевины.

В организме теплокровных животных пиретроиды быстро метаболизируются и выделяются с мочой, фекалиями. В зависимости от химической структуры препараты этой группы выводятся из организма через 10-15 дней.

Интоксикации животных при применении пиретроидов маловероятны ввиду большого терапевтического индекса - 10. В первую очередь нужно проводить общие мероприятия по оказанию врачебной помощи при интоксикации: установление источников контаминации, вида, дозы (ориентировочно по возможности), прекращение доступа животных к ним, назначение адсорбентов, слабительных (лучше солевых). Ввиду отсутствия антидотов показана симптоматическая фармакотерапия.

Токсикология медьсодержащих соединений. Пестициды этой группы широко используются в качестве фунгицидов и в большей степени неорганические соединения меди. Используют так же антигельминтное средство при кишечных цестодозах овец и коз, трихостронгилезе. Симптомы интоксикации у животных протекают сверхостро (крайне редко наблюдается), остро, подостро и хронически. Сверхострое течение проявляется уже через 10-30 минут, при этом наблюдается угнетение, учащение пульса и дыхания, парезы и параличи, гибель наступает через 4-6 часов от паралича дыхательного центра. При интоксикации препаратами меди проводят общие мероприятия, для образования комплекса с медьсодержащими соединениями вводят внутрь оксид магния, серу, желтую кровяную соль, яичный белок. В вену вводят глюкозу, тиосульфат натрия [2].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Потенциальная опасность для живой природы и людей, непредотвратимость циркуляции пестицидов в биосфере и в связи с этим контакт большого количества людей с ним отличают пестициды от прочих химических веществ, используемых человеком.

Доступны и широко используются тысячи пестицидов. Большие запасы устаревших пестицидов, которые перестали выпускаться в промышленном масштабе, хранятся на складах и их продолжают применять. Для окружающей среды, человека и животных пестициды, несомненно, представляют опасность.

Именно по этому, совершенствование научно-методических подходов к оценке токсичности, опасности (риска) и механизмов действия пестицидов различных химических классов в тесном взаимодействии с международным научным сообществом будет способствовать улучшению здоровья как животных, так и населения нашей страны.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алимов, Н.И. Воздействие 2,3,7,8-ТХДД на морфофункциональные показатели коры надпочечников / Н.И. Алимов, А.Ю. Павлов, С.Г. Седунов, А.А. Баранец, В.И Попович // Медико-биологические проблемы противолучевой и противохимической защиты: Сборник материалов Российской научной конференции, Санкт- Петербург, 20-21 мая, 2004. - СПб, 2004. - С. 46-47.

2. Аргунов, М.Н. Ветеринарная токсикология с основами экологии: Учебное пособие / М.Н. Аргунов; Под ред. Аргунова М.Н. - СПб.: "Лань", 2007. - 416 с.

3. Горбатов В.С., Кононова Т.В. Структура экологических данных о пестицидах // Нива Поволжья. 2011. №. 1. С. 17.

4. Горбатов В.С., Тихонов В.В., Астайкина А.А. Проблемы нормирования пестицидов в почве для целей их мониторинга // Тезисы докладов Всероссийской научной конференции Мониторинг состояния и загрязнения окружающей среды. Основные результаты и пути развития.

5. Губский, Ю.И. Химические катастрофы и экология. К, Здоровье, 1993.

6. Крамаренко, В.Ф. Токсикологическая химия / В.Ф. Крамаренко. - Киев: Выща шк. Головное изд-во, 1989. - 447 с.

7. Смирнов, А.М. Ветеринарно-санитарные мероприятия на территориях, загрязненных экотоксикантами / А.М. Смирнов, В.И. Дорожкин, Г.А. Таланов // Материалы I-го съезда вет. фармакологов России. - Воронеж, 2007. - С. 229.

8. Спицына, Т.П. Основы токсикологии: учебное пособие для студентов / Т.П. Спицына. - Красноярск: СибГТУ, 2011. - 175 с.

9. Справочник пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации. М.: «Издательство Агрорус». 2019. 853 с.

10. Стусь, В.П. Микроэлементный состав биологических субстратов рабочих железо-уранового рудника / В.П. Стусь, С.В. Берестенко, В.В. Стусь // Микроэлементы в медицине. М.: КМК, 2002. - Т. 3. - Вып. 1. - С. 36-44.

Размещено на Allbest.ru