УДК 615.9: 615.015

ТОКСИКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НОВОГО ОТЕЧЕСТВЕННОГО ФУНГИЦИДА СУЛЬФОКАРБАТИОНА-К

Л.М. Сасинович, д.м.н., Л.М. Шкарапута, д.т.н., Р.А. Рязанова, д.м.н., С.И. Котенко, Е.А. Баглей, д.м.н., Н.Н. Недопитанская, к.б.н., Н.А. Корнута, к.б.н., В.В. Даниленко, к.х.н., Л.А. Тищенко, к.х.н., Л.А. Шевченко

Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины
Институт экогигиены и токсикологии им. Л.И.Медведя

В Институте биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины синтезирован фунгицид широкого спектра действия — сульфокарбатион-К, N-(1,1-диоксотиолан-3-ил)дитиокарбамат калия (СКК).

СКК является эффективным протравителем семян сахарной свеклы, кукурузы, хлебных злаков против наиболее распространенных и вредоносных болезней — корнееда сахарной свеклы, коневых гнилей и головни зерновых всходов, а также используется для обработки посадок картофеля против фитофтороза и макроспориоза как в коллективных хозяйствах, так и на приусадебных участках.

Цель работы оценить опасность использования в сельском хозяйстве СКК для человека и окружающей среды.

Для достижения цели необходимо было оценить СКК с токсикологических позиций, дать гигиеническую оценку условий труда лиц, занятых применением СКК, оценить степень загрязнения СКК объектов окружающей среды.

Материалы и методы исследования

Сульфокарбатион-К имеет следующую структуру:

Эмпирическая формула: С₅Н₈О₂NS₃K, молекулярная масса 249,40, чистота не менее 95 %.

СКК представляет собой кристаллический порошок белого цвета с желтоватым оттенком. Хорошо растворяется в воде (30 %), плохо — в органических растворителях. Не летучий.

Токсикологические и санитарно-гигиенические исследования проводили в соответствии с [1]. Отбор проб осуществляли в соответствии с [2].

Пробы воздуха отбирали с помощью пробоотборника "Тайфун С" на фильтры "Синяя лента". Фильтры, смывы с кожи и нашивок со спецодежды помещали в герметично закрытые бюксы и хранили при температуре 4 °С. Содержание СКК в пробах объектов окружающей среды определяли в соответствии с разработанными методами [3-5].

До начала работ и после их завершения проводили медицинский осмотр работающих (артериальное давление, пульс, состояние кожных покровов). Рабочие были обеспечены спецодеждой и средствами индивидуальной защиты. Все операции проводили при допустимых метеорологических условиях [1]. Чтобы оценить защитные свойства одежды, нашивки прикрепляли и на внутренней ее поверхности.

Виды работ и место их проведения представлены в табл. 1.

Расчет ЛД₅₀ СКК для животных выполнен по методу наименьших квадратов [6]. Статистическая обработка цифровых данных проведена по методу вариационной статистики [7]. Степень профессионального риска комплексного воздействия СКК на операторов определяли согласно методических рекомендаций [8, 9].

Результаты и их обсуждение

В опыте с однократным введением СКК в желудок установлено, что ЛД₅₀ его составляет для белых мышей (самцов и самок) 1250 мг/кг, для белых крыс — 3950 мг/кг (самцы) и 2133 мг/кг (самки). Животные, получавшие СКК в токсических дозах, были заторможены, неопрятны, плохо поедали корм, масса тела их уменьшалась. Гибель наступала в течение первых 2-3 суток.

После нанесения СКК на кожу крыс, кроликов и морских свинок в дозе 2000 мг/кг признаков интоксикации и гибели животных не отмечено. Следовательно, ЛД₅₀ превышает 2000 мг/кг. Кожу животных СКК не раздражает, слизистые оболочки глаз раздражает слабо и только в высоких концентрациях (25-30 %).

При ингаляционном воздействии (экспозиция 4 ч) максимальная исследованная концентрация 677 мг/м³ не вызывала гибели крыс и видимых признаков интоксикации. По изменению ряда показателей, характеризующих состояние организма, пороговая концентрация при однократном воздействии составила 90 мг/м³, недействующая (NOEL) — 26 мг/м³ (лимитирующий показатель — концентрация сульфгидрильных групп в крови).

Аллергенное действие изучали в опытах на морских свинках альбиносах по [10] путем внутрикожной и накожной сенсибилизации с использованием иммунологических тестов (реакции: специфической агломерации лейкоцитов — РСАЛ, специфического лизиса лейкоцитов — РСЛЛ, дегрануляции тучных клеток — РДТК). Аллергенного действия СКК не оказывал: кожных проявлений после нанесения вещества в разрешающей дозе не отмечено, достоверной разницы между результатами исследования иммунологических тестов у подопытных и контрольных животных не было: РСЛЛ — 8,40±0,90 % в контроле и 9,50±0,40 % в опыте; РСАЛ — 0,26±0,08 % в контроле и 0,32±0,15 % в опыте; РДТК — 3,13±0,09 % в контроле и 3,50±0,20 % в опыте (p=<0,05).

Кумулятивные свойства у СКК не выявлены. При ежедневном в течение 2 мес введении крысам в желудок вещества в дозе 200 мг/кг, составляющей 1/10 от ЛД₅₀ для крыс-самок, животные не погибали, видимых признаков интоксикации у них не наблюдалось. СКК не проявлял кумулятивных свойств также при поступлении через кожу. Так, ежедневные аппликации на кожу препарата в дозе 200 мг/кг в течение 2 мес не сопровождались признаками интоксикации и не приводили к гибели животных.

Этих животных обследовали в динамике спустя 2 нед, 1 и 2 мес с помощью физиологических, биохимических и морфологических тестов — морфологический состав периферической крови, концентрация сульфгидрильных групп в крови, активность каталазы и пероксидазы в крови, аланин- и аспартатаминотрансферазы, холинэстеразы, щелочной фосфатазы в сыворотке крови и печени, содержание общего белка и мочевины [11] в сыворотке крови.

Наблюдалось незначительное повышение активности аланин- и аспартатаминотрансферазы в печени, уменьшение концентрации сульфгидрильных групп в крови, снижение активности окислительно-восстановительных ферментов. Эти показатели как наиболее чувствительные были использованы при изучении токсичности СКК в хроническом эксперименте и обосновании допустимой суточной дозы (ДСД) для человека.

В субхроническом (90 дней) и хроническом (180 дней) эксперименте крысам в желудок вводили СКК в дозах 40; 4 и 0,4 мг/кг, что примерно составляло 1/50; 1/500 и 1/5000 ЛД₅₀.

Установлено, что в 90-дневном эксперименте достоверной разницы в показателях животных подопытной и контрольной групп не было при воздействии СКК во всех исследованных дозах. Следовательно, в этом опыте NOEL составляет 40 мг/кг.

При воздействии СКК в этих дозах более длительное время — 180 дней крысы не погибали, симптомов интоксикации у них не было. По внешнему виду, поведению, потреблению воды и корма животные не отличались от контрольных. У крыс, получавших СКК в наивысшей дозе (40 мг/кг), в конце эксперимента наблюдалось повышение активности аланинаминотрансферазы в сыворотке, а также разнонаправленные незначительные (±10 %) изменения содержания сульфгидрильных групп. Остальные показатели не изменялись. Не выявлены также нарушения структуры внутренних органов. Учитывая большую лабильность, неспецифичность, а, следовательно, низкую критериальную значимость такого показателя как аланинаминотрансфераза, незначительность изменений концентрации сульфгидрильных групп, а также отсутствие изменений других показателей (в том числе патоморфологических), дозу СКК 40 мг/кг расцениваем как пороговую, NOAEL, в хроническом эксперименте. При воздействии в этих условиях препарата в меньших дозах — 4 и 0,4 мг/кг не выявлено каких-либо функциональных или структурных изменений. Следовательно, в качестве подпороговой, NOEL, принята доза 4 мг/кг.

Мутагенной активности и канцерогенных свойств (инициации и промации) у СКК не обнаружено.

Тератогенное и эмбриотоксическое действие у СКК не было отмечено, за исключением незначительного уменьшения массы тела плодов при введении вещества в период органогенеза в дозе 250 мг/кг, которая значительно превышает пороговую и даже действующую дозы, установленные по общетоксическому действию.

СКК относительно быстро метаболизируется и выводится из организма. После однократного введения в желудок крысам в дозе 2000 мг/кг препарат вместе с метаболитами выводится в течение 72 ч, в дозе 200 мг/кг — 24 часов. После 10-кратного введения в дозе 200 мг/кг полностью выделяется из организма в течение 1—6 суток (в зависимости от субстрата). Метаболиты (3-аминосульфолан и сульфолен-3) малотоксичны, не накапливаются в организме, быстро разлагаются до неорганических сульфатов и сульфитов.

Таким образом, препарат по параметрам токсического действия в соответствии с гигиенической классификацией [12] относится к ІІІ классу опасности (умеренно опасен), кумулятивные свойства выражены слабо, местно-раздражающего и аллергенного действия не оказывает. Отдаленные эффекты действия не являются лимитирующим критерием при оценке опасности СКК и обосновании ДСД для человека.

Принимая во внимание изложенное, при обосновании ДСД исходили из NOEL в хроническом эксперименте — 4 мг/кг и коэффициента запаса — 100. ДСД для человека 0,04 мг/кг массы тела утверждена МЗ Украины.

Положительной особенностью СКК является малая стойкость в окружающей среде и продуктах урожая. Так, t₅₀ в воде при pH 5 и 9, соответственно, 24 ч и 12 суток t₉₀ в почве в зависимости от pH и температуры почвы от 3 до 13 суток. При метаболизме СКК в объектах окружающей среды образуются те же метаболиты, что и в организме: 3-аминосульфолан и сульфолен-3.

Приведенные данные позволяют отнести СКК по стойкости в почве и воде к IV классу опасности (малоопасен) [12]. Протравливание семян сахарной свеклы проводили на герметически закрытой установке по обработке и фасовке семян фирмы Адика (Италия), практически исключающей контакт работающих с препаратом. Зерно кукурузы протравливали с помощью агрегата для инкрустации семян А-12 ВК, установленном в хорошо проветриваемом помещении. Основные части протравочного комплекса: установка для приготовления рабочей смеси, обрабатывающий агрегат, калибровочный аппарат, фасовочная машина.

Оценку условий труда производили на основании результатов определения вещества в воздухе рабочей зоны на различных рабочих местах, в смывах с открытых участков кожи и нашивок на спецодежде.

Как видно из данных табл. 2, СКК обнаружен в воздухе рабочей зоны операторов агрегата при обработке семян кукурузы и сахарной свеклы в количествах, не превышающих ПДК. Препарат определялся в концентрациях, не превышающих ПДК, также в воздухе рабочей зоны операторов агрегата, выполняющего функцию загрузки и зашивки мешков с обработанным зерном.

Открытые участки кожи, а также кожа под рукавицами лиц, занятых протравкой семян сахарной свеклы, не были загрязнены СКК (табл. 3). Небольшое количество вещества было найдено на рукавицах работающих и нашивках на спецодежде (на груди, спине, правом предплечье).

При протравливании семян кукурузы СКК в небольших количествах был найден на лице и шее операторов (2-4), находившихся возле реактора-смесителя и обрабатывающего агрегата. У этих же лиц определялся СКК и в смывах с нашивок со спецодежды. Рукавицы были загрязнены практически у всех работающих (табл. 3).

Следует отметить, что в смывах с нашивок на внутренней стороне одежды СКК не был обнаружен, что свидетельствует о хороших защитных свойствах спецодежды.

Определение профессионального риска комплексного воздействия СКК при перкутанном и ингаляционном воздействии показало, что степень риска для операторов, занятых протравливанием семян сахарной свеклы, колебалась (в зависимости от выполняемой работы) от 0,009 до 0,138. Допустимый риск равен 1.

Для лиц, протравливающих семена кукурузы, профессиональный риск также был ниже 1 и составлял 0,48-0,91.

В действительности риск неблагоприятного действия СКК для операторов был меньше рассчитанного, так как с целью агравации в расчет было взято содержание СКК, найденное на спецодежде (а не на коже под спецодеждой).

Как следует из данных табл. 4, при высеве семян сахарной свеклы и кукурузы в воздухе рабочей зоны СКК находился на уровне, не превышающем ПДК.

В ряде случаев СКК в незначительных количествах был найден на коже лица и шеи, а также на спецодежде, особенно оператора-сеятеля семян кукурузы. Разницу в загрязнении спецодежды оператора-сеятеля семян сахарной свеклы и кукурузы, по-видимому, можно объяснить состоянием сеющего агрегата: при высеве семян сахарной свеклы использовали сеялку "Kleine", позволяющую обеспечить минимальное поступление в окружающую среду вещества; при высеве семян кукурузы — обычную сеялку "С 30-36".

Однако степень профессионального риска комплексного влияния СКК при перкутанном и ингаляционном воздействии для лиц, занятых высевом обработанных семян, не превышала допустимую; при высеве сахарной свеклы она составляла для оператора-сеятеля 0,71, тракториста 0,57; при высеве семян кукурузы, соответственно, 0,97 и 0,47.

Гигиенические исследования условий труда и возможность поступления СКК в окружающую среду изучена при обработке посадок картофеля с максимальным расходом — 3 кг/га (0,75 % водный раствор).

Данные табл. 5 свидетельствуют, что в данных условиях применения препарат в воздух рабочей зоны не поступает, однако наблюдалось загрязнение кожи отдельных участков тела и спецодежды как оператора растворного узла (приготовление раствора и заправка опрыскивателя), так и тракториста. Под спецодеждой кожа не была загрязнена. Степень профессионального риска для работающих не превышала допустимой.

Исследуемые показатели (артериальное давление, частота пульса, состояние кожи, слизистых оболочек глаз) работающих не изменились.

Следует отметить, что во всех вариантах использования СКК (обработка и высев семян сахарной свеклы и кукурузы, опрыскивание посадок картофеля) в пробах воздуха, почвы, растений, отобранных на различном расстоянии от обработанного участка, СКК не был обнаружен, что свидетельствует об отсутствии опасности загрязнения окружающей среды.

Опрыскивание посадок картофеля на небольших площадях (приусадебные участки) с помощью опрыскивателя типа "Эра" при норме расхода 3 кг/га сопровождалось небольшим (0,4 мг/м³) загрязнением воздуха, что ниже ПДК. Имело место незначительное загрязнение одежды, кожа открытых частей тела (лицо, шея), а также кожа под спецодеждой не была загрязнена.

Для изучения возможности сноса СКК исследовали содержание его в воздухе, растениях и почве на расстоянии 0,5 м, 5 м и 10 м от границы обрабатываемого участка. На расстоянии 0,5 м содержание вещества в исследуемых объектах было найдено в незначительных количествах — на грани или ниже предела определения. На расстоянии 5 м и 10 м препарат в воздухе, почве, листьях не был обнаружен. Спустя 1 и 3 сут в исследуемых объектах препарат отсутствовал.

Выводы

1. Сульфокарбатион-К в соответствии с гигиенической классификацией пестицидов по степени опасности относится к III классу (умеренно опасен).

2. Местно-раздражающего действия на кожу и слизистые оболочки не оказывает. Не аллерген.

3. Отдаленные эффекты действия: мутагенное, канцерогенное, влияние на репродуктивную функцию у Сульфокарбатиона-К не обнаружены. Тератогенная активность проявлялась только в больших, токсических для организма, дозах и не является лимитирующим фактором при оценке опасности и обосновании допустимой суточной дозы для человека.

4. В хроническом эксперименте по общетоксическому действию установлены для белых крыс: NOAEL — 4,0 мг/кг, NOEL — 0,4 мг/кг; обоснована допустимая суточная доза для человека — 0,04 мг/кг массы тела.

5. Применение СКК в сельском хозяйстве по различному целевому назначению не сопровождается загрязнением воздуха рабочей зоны и кожных покровов выше допустимых уровней, а, следовательно, не представляет опасности для работающих. Степень профессионального риска комплексного поступления препарата перкутанным и ингаляционным путем не превышает допустимой.

6. Не выявлено загрязнения объектов окружающей среды (воздуха, почвы, растений) на расстоянии 25 м, 50 м и 100 м от места проведения работ, связанных с использованием СКК.

7. В реальных условиях (использование сельскохозяйственной техники, соблюдение установленных регламентов, надлежащий санитарный контроль) применение Сульфокарбатиона-К не представляет опасности для людей и окружающей среды. Для Сульфокарбатиона-К обоснованы все необходимые гигиенические нормативы его содержания в различных объектах и разработаны химические методы контроля.

Литература
1. Методические указания по гигиенической оценке новых пестицидов. —Киев, 1988. Утв. МЗ СССР № 4263-87.
2 Унифицированные правила отбора проб сельскохозяйственной продукции, продуктов питания и объектов окружающей среды для определения микроколичеств пестицидов. —Киев, 1979. Утв.. МЗ СССР № 2051-79.
3. Методические указания по фотоколориметрическому измерению Сульфокарбатиона-К в воздухе рабочей зоны. —Киев, 1988. Утв. МЗ СССР № 4634-88.
4. Методические указания по определению Сульфокарбатиона-К в атмосферном воздухе фотоколориметрическим методом. —Киев, 1998. Дополнение к № 4634-88.
5. Методические указания по определению остаточных количеств Сульфокарбатиона-К в почве, в воде и корнеплодах свеклы. —Киев, 1988. Утв. МЗ СССР № 4677-88.
6. Прозоровский В.Б., Прозоровская М.П., Демченко В.М. Экспресс-метод определения эффективной дозы и ее ошибки. //Фармакол и токсикол. —1978. —Вып. 4. —С. 497-512.
7. Иванов Ю.И., Погорелюк О.Н. Статистическая обработка результатов медико-биологических исследований на микрокалькуляторах по программам. —М.: Медицина, 1990. —224 с.
8. Методические рекомендации по изучению и гигиенической оценке условий труда при применении пестицидов. Москва, 1995.
9. Ракитский В.Н., Ильницкая А.В. Совершенствование Российской модели оценки риска пестицидов для операторов. В сб: Актуальные проблемы токсикологии. —Киев, 1999.
10. Алексеева О.Г., Петкевич А.И. К методике определения аллергенных свойств химических веществ. //Гигиена и санитария. —1973. —№ 3. —С. 64-67.
11. Биохимические, иммунологические и биофизические методы в токсикологическом эксперименте /Метод. руководство. —Киев, 1989. —184 с.
12. Гігієнічна класифікація пестицидів за ступенем небезпечності. ДСанПін 8.87.1.002. —Київ, 1998.