Токсиколого-гигиеническая характеристика пестицидов

i В условиях постоянного повышения роли химических воздействий в окружающей и производственной среде проблема оценки степени потенциальной опасности пестицидов является одной из ключевых.

Ко всем пестицидам предъявляются весьма жесткие требования по последствиям от их систематического применения.

По сравнению с химическими веществами другого назначения пестициды имеют ряд особенностей, определяющих их потенциальную опасность для человека и живой природы. Это преднамеренность их внесения в окружающую среду, непредотвратимость циркуляции в ней, возможность контакта с ними больших масс населения, высокая биологическая активность, направленная на уничтожение вредных живых объектов.

Критериями токсичности пестицидов являются величины токсических и смертельных доз при разных путях поступления в организм - через кожу, легкие или желудочно-кишечный тракт. Помимо острой токсичности пестицидов особенно большие требования предъявляются к возможным отдаленным последствиям для человека, животных и прочей биоты, так как при обработке растений 99…99,9% вносимых пестицидов попадают в почву, водоемы, атмосферу и, в конечном результате в сельскохозяйственное сырье.

Многие вещества, будучи малотоксичными, опасны в связи с возможностью мутагенного, тератогенного и канцерогенного действия при влиянии на организм в небольших количествах, близких к реально встречающимся. Они могут оказывать токсическое действие на плод, не принося вреда организму матери и, выделяясь с молоком, затем отрицательно влиять на рост и развитие младенца. Опасность пестицидов для человека определяют рядом критериев, характеризующих возможность поступления в организм и способность оказывать неблагоприятное действие.

☞ К критериям опасности относят их устойчивость в окружающей среде, стойкость к химическим, физическим и прочим факторам при технологической и кулинарной обработке пищевого сельскохозяйственного сырья и продуктов питания.

i Степень опасности при работе с пестицидамиопределяетсявеличинами среднесмертельной (ЛД₅₀) и пороговой - вызывающей минимальные нарушения - доз и концентраций при разных путях поступления в организм; зоной токсического действия (отношением ЛД₅₀ к пороговой дозе; чем эта зона уже, тем больше опасность острого отравления), способностью проникать через неповрежденные кожные покровы и оказывать токсическое действие, наличием и выраженностью кумулятивных свойств.

☞ В соответствии со стандартом все вредные вещества делят на 4 класса опасности:

I - чрезвычайно опасные, ПДК < 0,1 мг/м³;

II - высокоопасные, ПДК 0,1...1,0 мг/м³;

III - умеренно опасные, ПДК 1,1...10,0 мг/м³;

IV - малоопасные, ПДК > 10,0 мг/м³.

Для оценки опасности пестицидов разработана их классификация по накоплению (кумуляции) их в организме (табл. 61). В основе классификации использован коэффициент кумуляции К, представляющий собой отношение суммарной дозы, вызывающей гибель животных при повторном воздействии, к ЛД₅₀ при однократном введении; чем меньше коэффициент К, тем опаснее вещество.

Рассмотрим основные группы применяемых в практике пестицидов (табл. 62, 63).

☞ Для оценки токсичности пестицидов в продуктах питания используют так называемую «суточную допустимую дозу» ДСД, которая выражается в мг/кг и обозначает то количество препарата, которое можно принимать ежедневно внутрь в течение всей жизни, не испытывая при этом никаких болезненных симптомов. Эти нормы устанавливаются после опытов над двумя видами животных в течение всей их жизни, а также над двумя поколениями их потомства.

☞ Наибольшая доза, которая в этих экспериментах не вызывала ни каких заболеваний, называется «концентрацией нулевого воздействия» – КНВ (no effect level). Для того, чтобы эти нормы распространить на человека, значение КНВ делят на 100 получая таким образом «допустимую суточную дозу» – ДСД для человека:

ДСД = 0,01 КНВ

Для установления максимально допустимых концентраций пестицидов в различных продуктах питания необходимо знать, какие количества продуктов питания употребляются в пищу ежедневно. Далее необходимо знать для расчета дозы массу тела потребителя. Для пестицидов суточная допустимая доза потребления может быть определена следующим образом:

❐ Таким образом, гигиена и токсикология пестицидов требует глубоких фундаментальных гигиенических, токсикологических и химических исследований, гарантирующих охрану здоровья человека.

Рассмотрим некоторые основные группы пестицидов.

☞ Хлорорганические пестициды (ХОП) применяют в сельском хозяйстве в качестве активных инсектицидов, акарицидов и фумигантов в борьбе с вредителями зерновых и технических культур.

Таблица 61.Общая гигиеническая классификация пестицидов [19]

Показатель	Классы
Чрезвычайно опасные	Опасные	Умеренно опасные	Малоопасные

Средняя смертельная доза при введении в желудок, мг/кг Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг Средняя смертельная концентрация в воздухе, кг/м³	Менее 50 Менее 100 Менее 500	51…200 101…500 501…2 000	201…1 000 501…2 500 2 001…20 000	Более 1 000 Более 2 500 Более 20 000
Коэффициент кумуляции (1/10 ЛД₅₀, 2 мес.)	Менее 1	1…3	3,1…5	Более 5
Стойкость (почва)	Время разложения на нетоксичные компоненты – более 1 года	Время разложения на нетоксичные компоненты – 6…12 мес.	Время разложения на нетоксичные компоненты – 1…6 мес.	Время разложения на нетоксичные компоненты – в течение 1 мес.
Аллергенность	Достаточные доказательства аллергенности для человека в эпидемиологических и/или клинико-аллергологических исследованиях, подтвержденные специфическими аллерготестами в сочетании или при отсутствии доказательств сенсибилизирующего действия на животных	Ограниченные доказательства аллергенности для человека в эпидемиологических и/или клинико-аллергологических исследованиях (при ограниченных возможностях специфического аллерготестирования) в сочетании с достаточными доказательствами сенсибилизирующего действия на животных	Достаточные доказательства сенсибилизирующего действия на животных	Отсутствие сенсибилизирующего эффекта в рамках стандартного протокола исследований

Продолжение табл. 61


Тератогенность (при наличии множественных уродств и редко встречающихся аномалий вещество может быть перенесено в более высокий класс опасности)	Доказана тератогенность для человека в эпидемиологических исследованиях или в порядке исключения, в единичных наблюдениях на людях в сочетании с установленной дозозависимой тератогенностью для животных, включая дозы, нетоксичные для материнского организма	Дозозависимый тератогенный эффект у потомства, включая дозы, нетоксичные для материнского организма или значительное превышение спонтанного уровня уродств у животных при воздействии доз, токсичных для матерей	Наличие тератогенного эффекта у потомства при воздействии доз, токсичных для материнского организма. Отсутствие дозозависимости тератогенного эффекта	Отсутствие тератогенного эффекта в рамках стандартного протокола исследований
Эмбриотоксичность	Доказана эмбриотоксичность для человека в эпидемиологических исследованиях или в порядке исключения в единичных наблюдениях на людях в сочетании с установленной дозозависимой эмбриотоксичностью в опытах на животных, включая дозы, нетоксичные для материнского организма	Дозозависимые проявления эмбриотоксичности на животных, включая дозы, не токсичные для материнского организма или значительное превышение спонтанного уровня данного эффекта у животных при воздействии доз, токсичных для матерей.	Выявление эмбриотоксичного действия по отдельным показателям у потомства при воздействии доз, токсичных для материнского организма, при отсутствии дозозависимости проявлений данного эффекта.	Отсутствие эмбриотоксичного эффекта в рамках стандартного протокола исследований
Репродуктивная токсичность	Доказано влияние на репродуктивную функцию человека в эпидемиологических исследованиях или в порядке исключения, в единичных наблюдениях на людях в сочетании с дозозависимой репродуктивной токсичностью на животных, включая дозы, не токсичные для материнского и отцовского организмов	Дозозависимые изменения комплекса показателей репродуктивной функции у животных, включая дозы, нетоксичные для материнского и отцовского организмов, или значительное повышение спонтанного уровня данного эффекта у животных при воздействии доз, токсичных для материнского и отцовского организмов	Влияние на отдельные показатели репродуктивной функции у животных на уровне доз, токсичных для материнского и отцовского организмов. Отсутствие дозовой зависимости проявлений данного эффекта	Отсутствие проявлений репродуктивной токсичности в рамках стандартного протокола исследований

Продолжение табл. 61


Мутагенность	Достаточные доказательства мутагенности для человека в эпидемиологических исследованиях (наличие мутаций в зародышевых и соматических клетках) или в порядке исключения ограниченные доказательства мутагенности для человека (наличие мутаций в соматических клетках) в сочетании с достаточными доказательствами мутагенности для млекопитающих (дозозависимая мутагенность в рамках стандартных протоколов исследований в соматических и зародышевых клетках in vivo)	Доказательства для человека по эпидемиологическим данным варьируют от почти достаточных до их полного отсутствия при наличии достаточных доказательств мутагенности для млекопитающих	Достаточные доказательства мутагенности на стандартных лабораторных генетических объектах (не млекопитающие, культуры клеток млекопитающих и человека in vitro) и/или воспроизводимые позитивные результаты на млекопитающих в дозе, равной или выше МПД	Отсутствие доказательств мутагенности на стандартных генетических объектах в батарее тестов для учета генных и хромосомных мутаций
Канцерогенность	Достаточные доказательства канцерогенности для человека или в порядке исключения ограниченные доказательства канцерогенности для человека в сочетании с достаточными доказательствами канцерогенности для животных и полученными на человеке данными о едином для человека и животных механизма канцерогена	Доказательства канцерогенности для человека варьируют от почти достаточных до их полного отсутствия при наличии доказательств канцерогенности для животных	Достаточные доказательства канцерогенности для животных, но с механизмом канцерогена, не действующим на человеке, или достаточные доказательства канцерогенности для животных, но лишь при дозах, превышающих МПД, или ограниченные доказательства канцерогенности для животных при отсутствии генотоксичности в наборе тестов	Отсутствие канцерогенности у двух видов животных при отсутствии генотоксичности в наборе тестов в рамках стандартных протоколов исследований

Таблица 62. Гигиеническая классификация опасных и умеренно опасных пестицидов по аллергенности [19]

Подкласс	Классы
Опасные	Умеренно опасные
А	Достаточные доказательства чрезвычайно сильного сенсибилизирующего действия на животных: развитие сенсибилизации при всех способах ее воспроизведения у 100% животных при высокой достоверности (р < 0,001…0,01) различий среднегрупповых показателей специфических аллерготестов in vivo и in vitro	Умеренный аллерген: развитие сенсибилизации более, чем у 30% животных при достоверном (р < 0,05) различии среднегрупповых показателей по наиболее чувствительным специфическим аллерготестам in vivo и in vitro
В	Достаточные доказательства сильного сенсибилизирующего действия на животных: развитие сенсибилизации при всех способах ее воспроизведения более, чем у 50% животных при достоверном (р < 0,01…0,05) различии среднегрупповых показателей специфических аллерготестов in vivo и in vitro	Слабый аллерген: развитие сенсибилизации у единичных (менее 30%) животных при отсутствии достоверного различия среднегрупповых показателей специфических аллерготестов in vivo и in vitro

Таблица 63. Гигиеническая классификация опасных пестицидов по мутагенности и канцерогенности [19]

Показатель	Подкласс
2А	2В	2С

Мутагенность	Единичные эпидемиологические наблюдения мутагенного эффекта в соматических клетках человека при наличии дозозависимой мутагенности в соматических и зародышевых клетках млекопитающих in vivo	Отсутствие доказательств мутагенности для человека и наличие дозозависимой мутагенности в соматических и зародышевых клетках млекопитающих in vivo	Отсутствие дозозависимой мутагенности на млекопитающих, но наличие воспроизводимых позитивных результатов на млекопитающих в дозе максимально переносимой (МПД) в сочетании с достаточными доказательствами мутагенности на стандартных лабораторных генетических объектах (не млекопитающие, культуры клеток млекопитающих и человека in vitro)
Канцерогенность	Ограниченные доказательства канцерогенности для человека в сочетании с достаточными доказательствами канцерогенности для животных или достаточные доказательства канцерогенности для животных в	Ограниченные доказательства канцерогенности для человека в сочетании с ограниченными доказательствами для животных или достаточные доказательства канцерогенности	Достаточные доказательства канцерогенности для животных с развитием опухолей в органах с высоким спонтанным фоном или ограниченные доказательства канцерогенности для животных, сочетающиеся с ее необычными проявлениями или с генотоксичностью в наборе тестов, или в порядке исключения

Продолжение табл. 63


Канцерогенность	сочетании или с доказательствами единого для человека и животных механизма канцерогенеза, или с необычными проявлениями канцерогенности	для животных с развитием опухолей в органах с низкой частотой спонтанных новообразований, или в порядке исключения только ограниченные доказательства канцерогенности для человека	только эпидемиологические данные, по степени доказательности находящиеся между ограниченными и неадекватными доказательствами

Из-за высокой устойчивости в окружающей среде и способности к биоконцентрации в пищевых цепях, ХОП превратились в глобальные загрязнители. Им присущи сверх- или выраженная кумуляция. Большинство ХОП плохо растворимы в воде, но хорошо – в органических растворителях, в том числе жирах.

Метаболизм хлорированных ароматических углеводородов - гексахлорбензола, ДДТ и его аналогов, метоксихлора и др. во внешней среде и различных биологических средах протекает по восстановительному и дегидрохлорированному механизмам. Общепризнан ряд возможных путей метаболизма ДДТ в живых организмах: окисление до ДДА (дихлодифенилуксусная кислота); дигидрохлорирование до ДДЭ (2,4-дихлорэтилен); восстановительное дехлорирование до ДДД (4,4-дихлордифенилдихлорметилметан).

(ClC₆H₄)₂CH—CCl₃ Þ (ClC₆H₄)₂CH—CCl₂

ДДТ ДДД

ДДД – это активный контактный инсектицид, лишь несколько уступающий ДДТ по токсичности. Для теплокровных особенно опасна его высокая хроническая токсичность.

Реакция дегидрохлорирования свойственна также и другой группе хлорорганических соединений, например, продуктам хлорирования циклопарафинов, к которым относится гексахлорциклогексан (ГХЦГ). Под влиянием микроорганизмов ГХЦГ превращается в пентахлорциклогексан, переходящий затем в трихлорбензол, которые, в свою очередь, взаимодействуют с сульфгидрильными группами аминокислот.

L ХОП обладают эмбриотоксическим действием (гексахлорбутадиен, линдан, ДДТ, каптан, кельтан, мильбекс); вызывают пороки развития (ДДТ, эупарен) и мутагенные изменения (ДДТ, линдан, кельтан, каптан). Некоторые из ХОП являются канцерогенами (ГХЦГ, гептахлор, каптан, линдан, фталан) и аллергенами (каптан, линдан), что явилось основанием для ограничения либо запрещения их применения в отдельных регионах России.

ВОЗ утверждены значения гигиенических нормативов для хлорорганических пестицидов (табл. 64).

Таблица 64. Значения гигиенических нормативов для хлорорганических