АГРОХИМИЯ, 2014, № 11, с. 58-61
Экотоксикология
УДК 502.7:632.95
АГРОГЕОХИМИЯ СТОЙКИХ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ ПЕСТИЦИДОВ © 2014 г. Р.В. Галиулин1, В.Н. Башкин2, Р.А. Галиулина1, Р.Р. Хоробрых1
1Институт фундаментальных проблем биологии РАН 142290 Пущино Московской обл., ул. Институтская, 2, Россия 2Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН 142290 Пущино Московской обл., ул. Институтская, 2, Россия E-mail: galiulin-rauf@rambler.ru
Поступила в редакцию 10.06.2014 г.
Представлена концепция нового научного направления - агрогеохимии стойких хлорорганических пестицидов - ДДТ, ГХЦГ и др., изучающей особенности их миграции и аккумуляции в различных экологических цепях (почва-вода-человек, почва-вода-растение-человек, почва-вода-растение (фураж)-домашние животные-человек) в целях стабильного снижения негативного воздействия данных химических веществ на человека.
Ключевые слова: агрогеохимия, стойкие хлорорганические пестициды, миграция, аккумуляция, экологические цепи.
ВВЕДЕНИЕ
К числу стойких хлорорганических пестицидов (СХП) относятся ДДТ (дихлордифенилтри-хлорметилметан), ГХЦГ (гексахлорциклогексан) и др., характеризующиеся чрезвычайно длительным периодом практически полного разложения в почве (Т99), их основном депо в агроландшаф-тах. Например, расчеты, выполненные по экспоненциальной зависимости с использованием данных [1, 2], показали, что в лесной, лесостепной и степной зонах величины Т99 остатков ДДТ и ГХЦГ в почве находятся в пределах 22-152 лет, в зоне сухих степей и полупустынь - 14-142 лет. В этом случае под остатками ДДТ подразумеваются само исходное соединение и не менее стойкие продукты начального этапа его разложения - ДДЭ (дихлордифенилдихлорэтилен) и ДДД (дихлордифенилдихлорметилметан), образованные соответственно в реакциях дегидро-хлорирования и дехлорирования. Другой СХП -ГХЦГ - обнаруживается в почве в виде смеси его изомеров (а-, в-, у-, б- и др.), при этом наиболее характерной начальной реакцией для этого вещества является переход его у-изомера в а-изомер в результате образования внутримолекулярного моста.
Известно, что ДДТ и ГХЦГ применяли в прошлом в значительных количествах в сельском хозяйстве в качестве инсектицидов. В частности, было использовано свыше 5 млн. т ДДТ за более
чем 50 лет его применения [3]. После запрещения применения ДДТ в большинстве стран мира с 1970 г. и резкого сокращения применения ГХЦГ с 1986 г. место их наиболее интенсивного использования из-за низкой стоимости и достаточной эффективности переместилось в развивающиеся страны Азии, Африки и Латинской Америки [4]. Все упомянутые в работе стойкие хлороргани-ческие пестициды в течение десятилетий официально запрещены к применению в Российской Федерации.
До сих пор продолжающееся обнаружение в почвах агроландшафтов СХП свидетельствует о необходимости формирования нового научного направления - агрогеохимии СХП для изучения особенностей их миграции и аккумуляции в различных экологических цепях (почва-вода-человек, почва-вода-растение-человек, почва-вода-растение(фураж)-домашние животные-человек) в целях стабильного снижения негативного воздействия данных химических веществ на человека. В этом случае под экологической цепью понимают путь миграции СХП из почвы к человеку через соответствующие пищевые звенья (питьевую воду, продукты растительного и животного происхождения), где происходит аккумуляция веществ. Риск поступления СХП в организм человека заключается, например, в повышении частоты злокачественных новообразований, спонтанных абортов, мертворождений, врожденных уродств и других патологий [5].
АГРОГЕОХИМИЯ СТОЙКИХ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ ПЕСТИЦИДОВ
59
Цель работы - представление концепции аг-рогеохимии СХП, иллюстрация примеров продолжающейся миграции и аккумуляции данных веществ в различных экологических цепях, а также формулирование практических задач данного научного направления.
КОНЦЕПЦИЯ АГРОГЕОХИМИИ СТОЙКИХ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ ПЕСТИЦИДОВ
Чрезвычайно длительный период практически полного разложения СХП в почве определяется следующими факторами: необычностью структуры их молекул для микроорганизмов, участвующих в ремедиации загрязненной почвы; отсутствием оптимальных для этого процесса температуры, влажности, содержания питательных веществ, аэрации, окислительно-восстановительного потенциала (ЕЙ) и кислотности (рН) почвы. Все это в целом явилось причиной образования импактных зон СХП в местах их непосредственного использования в прошлом - агроландшаф-тах, характеризующихся до сих пор аномально высоким содержанием веществ по сравнению с их фоновыми количествами в почве.
Риск загрязнения СХП почвы агроландшафтов заключается в том, что данные вещества могут по ступать из нее в воду и культурные растения, что составляет соответственно 2-18 и 35-70% [5]. Результаты полевых наблюдений показали, что коэффициент аккумуляции как отношение содержания вещества в корнях растений к его содержанию в почве, например, для ДДТ может достигать 11 [6]. Этот показатель должен быть больше для тех видов растений, которые в процессе жизнедеятельности используют большое количество почвенной влаги.
Контроль миграции и аккумуляции СХП в экологических цепях осуществляется с помощью предельно допустимой концентрации (ПДК). Например, ПДК в почве остатков ДДТ, так же как и ГХЦГ, составляет 0.1 мг/кг, и она разработана на основе фитоаккумуляционного (транслокационного) показателя вредности, характеризующего процесс миграции вещества из почвы в культурные растения, используемые в качестве продуктов питания или фуража, накопления его в фитомассе и дальнейшей миграции в организм человека с пищей растительного и животного происхождения. При содержании ДДТ и ГХЦГ в продуктах питания ниже гигиенических нормативов риск их воздействия на человека связан с их кумулятивным эффектом, вызывающим накопление данных веществ в организме при многократном поступлении относительно небольших их коли-
честв, приводящих в результате к хронической интоксикации, нередко заканчивающейся злокачественными новообразованиями. Известно, что ДДТ характеризуется сверхкумуляцией (коэффициент кумуляции, Ккум < 1), ГХЦГ - выраженной кумуляцией (Ккум = 1). ПДК ДДТ в воде составляет 0.1 мг/л, ГХЦГ - 0.02 мг/л, установленные по санитарно-токсикологическому и органолептиче-скому показателям вредности, которые характеризуют эффект действия вещества на человека при их поступлении из почвы в организм с водой и пищей или изменение вкуса, цвета и запаха воды. Еще больший риск по вышеописанным показателям представляет загрязнение экологических цепей другими СХП - инсектицидом гептахлором и протравителем семян гексахлорбензолом. Например, ПДК гептахлора в почве, установленная по фитоаккумуляционному показателю вредности, составляет 0.05 мг/кг, а ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) гексахлорбензола в почве, которая установлена расчетным путем, равна 0.03 мг/кг. ПДК гептахлора и гексахлорбензола в воде одинаковы - 0.05 мг/л и установлены по санитарно-токсикологическому показателю вредности. При этом гептахлор имеет показатель
Ккум = 1 гексахлорбензол - Ккум < 1
Таким образом, приоритетными задачами аг-рогеохимии стойких хлорорганических пестицидов должны быть исследования их миграции и аккумуляции в различных экосистемах, хронического поступления в организм человека в дозах < МДУ (максимально допустимого уровня), а также разработка мероприятий по миинимиза-ции долгосрочных негативных последствий их применения.
ПРИМЕРЫ МИГРАЦИИ И АККУМУЛЯЦИИ
СТОЙКИХ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ ПЕСТИЦИДОВ В ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ
После запрещения использования ДДТ в большинстве стран мира и резкого сокращения применения ГХЦГ прошел не один десяток лет, однако проблема миграции и аккумуляции этих СХП в экологических цепях остается чрезвычайно актуальной [4]. Исследования, проведенные в одном из районов Пензенской обл., показали, что остатки ДДТ и ГХЦГ обнаружены в пробах почвы, картофеля, яблок, молока и мяса, а также грудного молока [1]. При этом содержание данных СХП в грудном молоке было одного порядка с количествами веществ, обнаруженных в обычном молоке. Известно, что СХП, обладая выраженным сродством к липидам и липоидам, т. е. жирам и жи-роподобным веществам, аккумулируются в суще-
60
ГАЛИУЛИН и др.
ственных количествах в богатых ими продуктах животного происхождения, и поэтому основным путем поступления СХП в организм человека являются жиросодержащие пищевые продукты (куриные яйца, масло, жирное мясо и др.) [5, 7].
По результатам мониторинга ряда водных экосистем Армении (реки, оз. Севан), было установлено присутствие различных СХП в этих водах. В частности, в воде р. Арпа, дренирующей сельскохозяйственные территории, обнаружены не только ДДТ, ДДЭ, ДДД, ГХЦГ, но и другие СХП в виде гептахлора и гексахлорбензола [8]. В других исследованиях этого же автора [9] эти СХП найдены в пробах куриных яиц, мяса, молока и сыра, полученных в фермерских хозяйствах различных районов Армении. Это свидетельствует о миграции СХП по соответствующей экологической цепи и аккумуляции в отдельных ее звеньях. Более поздними исследованиями [10] было установлено наличие ДДТ, ДДЭ, ДДД и у-изомера ГХЦГ в почве сельскохозяйственных угодий и воде р. Касах (Армения). Те же соединения, за исключением ДДД, были найдены не только в растительной продукции (картофеле и яблоках), но и грудном молоке. Остаточные количества ДДТ и ГХЦГ были обнаружены в целом ряде продуктов растительного и животного происхождения как местного производства из Архангельской обл., так и продуктов питания из других регионов страны, потребляемых населением данной области [11].
Следует отметить, что СХП, обладая выраженным сродством к липидам и липоидам, при их поступлении с продуктами питания в организм человека аккумулируются в его органах и тканях [5]. Это приводит к хронической политроп-ной интоксикации с преимущественным поражением отдельных органов и систем. Если даже определяемые концентрации, например, ДДТ в жировых тканях сами по себе не вызывают тревоги, то всегда есть опасность, что в случае голодания, лечения от тучнос
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.