ТОКСИКОЛОГИЯ ПЕСТИЦИДОВ
УДК:613:615.9:632.951
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТОКСИКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИНСЕКТИЦИДОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ НА ОСНОВЕ МЕТИЛ-ПАРАТИОНА
Национальный медицинский университет имени А.А. Богомольца, Киев
Введение
Несмотря на комплекс санитарно-гигиенических мероприятий, направленных на профилактику интоксикаций, при использовании пестицидов в сельском хозяйстве, продолжают регистрировать случаи острых отравлений [1]. Особенно опасны высокотоксичные, летучие вещества, хорошо проникающие через кожу. Среди них особую группу составляют фосфороорганические инсектициды (ФОИ) [6, 10, 14, 18]. Благодаря высокой эффективности, широкому спектру действия, малой стойкости в объектах окружающей среды, относительно небольшим нормам расхода, ФОИ широко применяются во всем мире, в том числе и в Украине [11, 14]. Однако, в связи с возникновением отравлений, использование таких веществ, как Тилит, М-74, Фосдрин, Тиофос, Метил-этилтиофос, запрещено [11], а Метафоса, 40 % к.э. (концентрат эмульсии) строго ограничено. В Украине этот препарат не зарегистрирован.
В качестве альтернативы ФОИ были предложены и широко использовали синтетические пиретроиды, обладающие высокой эффективностью при низких нормах расхода [19]. Однако, быстро развивающаяся резистентность вредителей к действию веществ этой группы обусловила необходимость возврата к использованию ФОИ.
Из данных литературы [6, 11, 18] следует, что причиной острых интоксикаций ФОИ в основном было нарушение технологии их применения, наличие более вредных, чем само вещество, примесей, высокая летучесть, способность проникать через кожу, особенно у жидких препаративных форм.
С учетом этого в настоящее время синтезированы соединения высокой чистоты и разработаны менее опасные препаративные формы (микрокапсулированные, микрогранулированные).
Фирмой Кеминова (Дания) для использования в Украине предложен препарат Парашют, 40 % микрокапсулированная суспензия (м.к.с.), изготовленный на основе метил-паратиона высокой чистоты.
В связи с изложенным нами была проведена сравнительная токсиколого-гигиеническая характеристика препаратов Парашют, 40 % м.к.с. фирмы Кеминова и Метафос, 40 % к.э., разработанного в СССР, действующим веществом которых является метил-паратион. Метил-паратион представляет собой 0,0-диметил-0(4 нитрофенил)-фосфоротиоат. Его структурная формула показана на рисунке.
Эмпирическая формула: С8Н10NO5PS.
В состав изучаемых препаративных форм входят растворители, эмульгаторы, диспергаторы, вещества, образующие оболочки микрокапсул. Они менее токсичны, чем действующее вещество (д.в.) [4, 15].
Материалы и методы исследования
Исследования выполнены в соответствии с существующими требованиями [16]. Отбор образцов почвы, зеленой массы, продуктов урожая и их анализ на содержание метил-паратиона производили по известным методам [17, 20, 21].
Цифровые данные обрабатывали методом вариационной статистики с использованием критерия Стьюдента [15].
Для оценки параметров токсичности метил-паратиона и препаратов на его основе нами были использованы досье фирмы Кеминова [4] и данные отечественных исследователей [2, 7, 8, 11].
Результаны и их обработка
Проведенный анализ показал, что при введении препаратов в токсических дозах, симптомы отравления были однотипными и проявлялись гипокинезией, пилоэрекцией, слюно- и слезотечением, миозом, затрудненным дыханием, судорогами, коматозным состоянием. Выжившие животные спустя 3-4 дня по внешнему виду и поведению не отличались от контрольных.
Данные, приведенные в табл. 1 свидетельствуют, что использование метил-паратиона в виде препарата Парашют, 40 % м.к.с. значительно снижает опасность его вредного воздействия на работающих.
Потенциальную опасность применения Парашюта, 40 % м.к.с. для населения в целом можно оценить, лишь проанализировав токсикологические характеристики метил-паратиона, полученные в субхроническом и хроническом экспериментах, способность вызывать отдаленные эффекты действия, возможность накопления в продуктах питания и объектах окружающей среды.
Результаты всестороннего токсикологического исследования метил-паратиона в субхроническом и хроническом экспериментах с использованием животных различных видов свидетельствуют о том, что это вещество политропного действия. В токсических дозах оно приводит к дегенеративным изменениям в сетчатой оболочке глаза, субкапсулярным катарактам, в некоторых случаях к атрофии сетчатой оболочки [4], вызывает нарушение гема- тологических показателей (снижение содержания гемоглобина, количества эритроцитов и значения гематокрита), оказывает нефро- и гепатотоксическое действие, влияет на центральную нервную систему. Наиболее значимым является ингибирующее действие метил-паратиона на активность холинэстеразы плазмы, эритроцитов и мозга. Именно эти изменения считаются специфическими для действия всех фосфорорганических соединений [2, 4, 12, 13].
По угнетению активности этого фермента установлены недействующие дозы (NOEL) метил-паратиона [4] (табл. 2).
Анализ токсикологического досье показал, что мутагенная активность метил-паратиона не является лимитирующим критерием при оценке его опасности. Только в тесте Эймса наблюдалась слабая мутагенная активность при воздействии в большой цитотоксической концентрации. В остальных использованных тестах, в том числе и в тесте in vivo, мутагенная активность не проявлялась [4]. При изучении метафоса в опытах на клетках животных и человека не было обнаружено цитотоксических действия [12].
Влияние на репродуктивную функцию отмечено при воздействии вещества в дозе 2,5 мг/кг, NOEL по этому показателю составляет 0,1 мг/кг [4]. По другим данным [8], у животных под воздействием токсических доз метафоса развивались деструктивные изменения в сперматогенных клетках.
В опытах на крысах установлено, что метил-паратион в дозах, превышающих 1 мг/кг, оказывает тератогенное действие. Оно проявляется в уменьшении массы плода и замедлении роста. Вместе с тем, при введении вещества кроликам (New-Zealand) в период с 6 по 18 день беременности в дозах 0,3; 3,0 и 9,0 мг/кг тератогенное и эмбриотоксическое действие не выявлено, NOEL установлена на уровне 1 мг/кг [8]. Воздействие метафоса [17] на крыс в токсической дозе 15 мг/кг сопровождалось частичной резорбцией плодов, уменьшением их массы и массы плаценты, возникновением уродств. У родившихся крысят отмечены подкожные гематомы, снижение прироста массы тела. Выявлена высокая постнатальная смертность и случаи мертворождений.
Канцерогенная активность метил-паратиона в опытах на мышах В6С3F1 и крысах Sprague Dawley не выявлена [4, 22, 23].
У кур породы Леггорн после однократного введения метил-паратиона в дозе 250 мг/кг и спустя 21 день — 215 мг/кг признаки отдаленной нейротоксичности не наблюдали. Микроскопические исследования головного и спинного мозга, билатеральной нервной ткани не выявили признаков дегенерации [4].
Попадая в желудок теплокровных, метил-паратион быстро всасывается, метаболизируется и почти полностью выводится из организма, в основном с мочой. Метаболизм осуществляется при помощи гидролаз, присутствующих в различных органах и тканях. Окисление происходит с участием микросомальных оксидаз смешанной функции. О-деметилирование осуществляется алкилтрансферазами в присутствии восстановленного глютатиона [6].
Наиболее опасный метаболит метил-параоксон (ЛД50 для крыс 3 мг/кг) образуется в незначительном количестве. В опыте на лактирующих козах метил-параоксон не был обнаружен в мясе, жире и молоке. Установлено также отсутствие этого метаболита в яйцах, печени, почках, сердце, мышцах, жире, коже. Остальные метаболиты малотоксичны (ЛД50 наиболее значимого из них 4-нитрофенола — 2828 мг/кг) [4].
В литературе описаны случаи острого отравления людей метил-паратионом [10, 13]. При этом наблюдали 3 группы симптомов: 1) мускариноподобные, связанные с возбуждением М-холинорецепторов; 2) никотиноподобные, обусловленные возбуждением Н-холинорецепторов; 3) центральные, зависящие от действия препарата на центральную нервную систему. По степени тяжести различают три формы отравлений — легкую, средней тяжести и тяжелую. Каждую степень отравления характеризует ряд симптомов, детально описанных Ю.С.Каганом [8, 11, 13]. Отметим только, что при легкой степени отравления активность холинэстеразы (ХЭ) плазмы и ацетилхолинэстеразы эритроцитов снижается на 50 % и более; при средней тяжести — на 80-90 %, при тяжелой степени активность фермента, как правило полностью подавлена. Средства антидотного лечения: холинолитеки и реактиваторы ХЭ [10].
У добровольцев, принимавших ежедневно в течение 4 недель внутрь по 20 мг метил-паратиона, не было отмечено ни явных признаков интоксикации, ни нарушений исследуемых показателей, в том числе активности ХЭ крови [4].
Изучение состояния тонуса вегетативной нервной системы и активности ХЭ крови у людей, применяющих метафос в сельском хозяйстве позволило виявить слабо вираженное неблагоприятное действие при наличии его в воздухе рабочей зоны в концентрациях от тысячных до сотых долей мг/л [2].
С учетом приведенных данных и исходя из минимальных величин NOEL (0,1 мг/кг по репродуктивной токсичности и 0,125 мг/кг по угнетению активности ХЭ), была установлена допустимая суточная доза (ДСД) метил-паратиона для человека — 0,001 мг/кг массы тела.
Положительной особенностью метил-паратиона является малая стойкость в окружающей среде и продуктах урожая. Так, t50 в различных типах почв колебался от 2 до 4,7 сут; t90 — от 12 до 30 сут. t50 метил-паратиона в воде составлял от 1,1 до 22 сут. В гидробионтах t50 не установлено, так как вещество очень быстро разрушалось.
Приведенные выше данные позволяют отнести метил-паратион по стойкости в почве и воде к IV классу опасности (малоопасен) [3].
По результатам исследований, проведенных в ряде стран, остаточные количества метил-паратиона и его метаболитов в различных культурах (картофель, сахарная свекла, пшеница, кукуруза, яблоки, виноград, персики) относительно невелики (0,09 — 0,01 мг/кг и менее) и сохраняются недолго (от 4 до 21 сут). Ни в одном случае не был обнаружен высокотоксичный метаболит параоксон.
Результаты собственных гигиенических исследований, выполненных при использовании Парашюта, 40 % м.к.с. на различных культурах в условиях Украины, представлены в табл. 3-5.
Данные табл. 3 свидетельствуют о том, что к моменту сбора урожая зерно пшеницы и ее солома не содержали остаточных количеств метил-паратиона.
В семенах подсолнечника и свежеотжатом из них масле (табл. 4) препарат также обнаружен не был.
Корнеплоды и ботва сахарной свеклы уже задолго до сбора урожая не содержали остаточных количеств метил-паратиона.
Следует отметить, что органолептические свойства продуктов (запах, цвет, вкус и др.), выращенных с использованием Парашюта, 40 % м.к.с., во всех случаях не отличались от контроля.
Таким образом, анализ материалов фирмы Кеминова, данных литературы и результатов собственных исследований позволил установить, что действующее вещество метил-паратион по параметрам острой токсичности, согласно ДСанПіН 8.8.1.002 — 98 [18], относится к І классу опасности — чрезвычайно опасен (лимитирующие критерии пероральная и ингаляционная токсичность). Метил-паратион — вещество политропного действия, однако основным в механизме действия его является необратимое угнетение активности ХЭ.
В субхроническом и хроническом экспериментах, выполненных на различных видах животных, установлена минимальная NOEL — 0,1 мг/кг (лимитирующие показатели — активность ХЭ и влияние на репродуктивную функцию), исходя из которой обоснована ДСД для человека — 0,001 мг/кг массы тела [25].
Метил-паратион малостоек в почве и воде — IV класс опасности [18]. В культурах к моменту сбора урожая не обнаруживается ни само вещество, ни его наиболее опасный метаболит — метил-параоксон. Потребление продуктов, выращенных с использованием метил-паратиона, не представляет опасности для населения.
Выводы
1. Метил-паратион чрезвычайно опасен только для людей, занятых его применением в сельском хозяйстве (в Украине вещество не производится).
2. Использование метил-паратиона в виде препарата Метафос, 40 % к.э. также опасно, поскольку этот препарат, как и его действующее вещество, относится к чрезвычайно опасным веществам (І класс).
3. Микрокапсулированный препарат фирмы Кеминова Парашют, 40 % м.к.с., в 53-89 раз менее токсичен, чем метафос при введении крысам в желудок, в 20 раз — при нанесении на кожу. Поступление действующего вещества в воздух практически отсутствует, ЛК50 не достигнута. Препарат относится к ІІІ классу опасности (умеренно опасен), применение его является наиболее оптимальным и безопасным при строгом соблюдении гигиенических нормативов и регламентов.
Литература
1. Балан Г.М., Иванова, Бабич В.А. Проблема острых отравлений пестицидами в сельском хозяйстве. Agriculture on the Boundary of Two Millennia. Kiev, Ukraine, 1998. —Р. 39.
2. Брахнова И.Т. Экспериментальные данные к токсикологии инсектицида метафоса. // Фармакол. токсикол. —1957. —T 20, № 3. —С. 78-81.
3. Гігієнічна класифікація пестицидів за ступенем небезпечності. ДСанПіН 8.87.1.002. Київ, 1998.
4. Досье ф. "Кеминова", Дания, 2000 г.
5. Иванов Ю.И., Погорелюк О.Н. Статистическая обработка результатов медико-биологических исследований на микрокалькуляторах по программам. —М.: Медицина, 1990. —С. 224.
6. Каган Ю.С. Токсикология фосфорорганических пестицидов. —М.: Медицина, 1987. —С. 164.
7. Каган Ю.С. Метафос. Токсикология фосфорорганических инсектицидов и гигиена труда при их применении. —М.: Медицина, 1963. —С. 48-50.
8. Каган Ю.С. Метил-паратион. Обзор из серии "Научные обзоры советской литературы по токсичности и опасности химических веществ". Изд. Центр международных проектов ГКНТ. —М., 1982. —С. 13.
9. Каган Ю.С. Метафос. "Справочник по пестицидам" (под ред. Л.И. Медведя). —Киев: "Урожай", 1977. —С. 103-104.
10. Косарев В.А. Неотложная помощь при острых отравлениях ФОИ. Актуальные вопросы скорой медицинской помощи. —М., 1972. —С.84-86.
11. Кундиев Ю.И. Всасывание пестицидов через кожу и профилактика отравлений. Киев: "Здоров'я", 1975.
12. Куринный А.И., Пилинская М.А. Органические соединения фосфора. Исследование пестицидов как мутагенов внешней среды. —Киев.: Наукова думка, 1976. —С. 28-33.
13. Лужников Е.А., Косарев В.А. К вопросу об особенностях клинического течения острых отравлений ФОИ //Терапевт. арх. —1971 —T 43, —С. 106-107.
14. Мельников Н.Н., Грапов А.Ф. Основные тенденции в мировом потреблении инсектицидов и апарицидов // Химия в сельском хозяйстве. —1980. —№ 6. —С. 41-44.
15. Мельников Н.Н. 0,0-Диметил-0-(4-нитрофенил)-тиофосфат (метафос). Химия и технология пестицидов. —М.: Химия, 1974. —С. 516-518.
16. Методические указания по гигиенической оценке новых пестицидов. —Киев, 1988.
17. Методические указания по определению метафоса и фосфамида в почве методом газожидкостной хроматографии. Утвержден МЗ СССР № 5040-89. М., 1989.
18. Польченко В.И. Причинно-следственный анализ отравлений пестицидами и проблемы их профилактики. Автореф. дисс. докт. мед. наук Киев, 1972.
19. Сасинович Л.М. Характер комбинированного действия синтетических пиретроидов с другими пестицидами. Гигиена применения, токсикология пестицидов и полимерных материалов.
20. Унифицированные правила отбора проб сельскохозяйственной продукции, продуктов питания и объектов окружающей среды для определения микроколичеств пестицидов. —М., 1979.
21. Унифицированная методика определения фосфорорганических пестицидов в продуктах растительного и животного происхождения, лекарственных растениях, кормах, воде, почве хроматографическим методом. Утвержден МЗ СССР № 3222-85. —М., 1985.
22. Bayer A.Y. Fachbereich Toxicologie E 20 (Methyl-parathion). Study for chronic toxicity and carcinogenicity in B6C3F1 mouse, USA (1984).
23. Daly I.W. A Two Year Chronic Feeding Study of Methil-Parathion in Rats. —Biodinamics Inc., USA —1984.