МУТАГЕННЫЕ ФАКТОРЫ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМЫ



Тип работы:  Курсовая работа
Бесплатно:  Антиплагиат
Объем: 33 страниц
В избранное:   
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМ. АЛЬ-ФАРАБИ

Биологический факультет

Кафедра ботаники и экологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

МУТАГЕННЫЕ ФАКТОРЫ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМЫ

Исполнитель: ________________ С.А.
Айнекбаева

(подпись, дата)

Научный
руководитель:
к.б.н., доцент ________________ С.Ж.
Колумбаева

(подпись, дата)

Допущен к защите:
зав. кафедрой
д.б.н., профессор ________________ С.С. Айдосова

(подпись, дата)

Алматы
2008
ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время большое внимание исследователей привлечено к
проблеме насыщения биосферы различными факторами мутагенной природы,
способными проникать в клетки живых организмов и вызывать нарушения их
генетической структуры 1.
В течение длительного времени в сельском хозяйстве, промышленности,
медицине и в быту используются разнообразные искусственно синтезированные
химические соединения (пестициды, пищевые добавки, лекарственные препараты,
красители, детергенты и др), число которых ежегодно увеличивается. По
данным, помещенным на официальном сайте регистра CAS зарегистрировано 39
870 874 (от 12.11.2008), и каждую неделю добавляется примерно 50 тыс.
новых.2. Для ряда этих веществ показана мутагенная, канцерогенная и
тератогенная активность 3,4.
Многочисленные литературные данные свидетельствуют о том, что
применяемые в сельском хозяйстве дозы ряда пестицидов действуют подобно
мутагенам, вызывая цитотоксический и отрицательный генетический эффекты 5-
7. Токсикологами установлено наличие пестицидов во многих продуктах
питания, число отравлений которыми по данным ВОЗ составляет ежегодно 1%
8. Пестициды способны долгое время сохраняться в почве. Мигрируя, они
загрязняют поверхностные и подземные воды. В результате действия
пестицидов происходит нарушение состава популяций в агро- и биоценозах,
уничтожение естественных хищников и паразитов вредителей, негативное
влияние на полезную фауну, возникновение устойчивых к пестицидам популяций
вредных видов, изменение качества урожая в связи с возможным содержанием в
нем остатков ядохимикатов, а также отрицательное действие на генетический
аппарат живых организмов 8.
Увеличивающееся загрязнение окружающей среды химическими соединениями
заставляет задуматься над тем, что мутационный фон популяции, в том числе и
человека, может резко возрасти. Однако до сих пор не разработано четких
качественных критериев для адекватной оценки степени мутирования популяций
1.
В последнее время в Казахстане для борьбы с саранчовыми используют
новый инсектицид адонис, относящийся к классу фенилпиразолов, и основным
действующим веществом которого является фипронил,. 9,.10. В доступной
литературе отсутствуют сведения о мутагенной активности данного
инсектицида.
В связи с этим, целью настоящей курсовой работы явилось:
▪ изучение состояние проблемы загрязнения окружающей среды пестицидами в
Республике Казахстан и за ее пределами по данным литературы;
▪ освоение методов цитогенетического анализа и газовожидкостной
хроматографии.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Краткая классификация и характеристика пестицидов

Пестициды (от латинского pest – зараза и zido – убивать) –
собирательный термин, охватывающий все химические вещества, используемые
для борьбы с различными видами вредных организмов. К пестицидам в настоящее
время причисляют также регуляторы роста растений, насекомых и многие другие
вещества.
Поведение пестицидов в почве характеризуется следующими нормативными
показателями: ПДК и ОДК. ПДК (предельно допустимая концентрация)
химического вещества в почве — максимальное количество его (в мг на 1 кг
пахотного слоя абсолютно сухой почвы), не вызывающее прямого и
опосредованного отрицательного влияния на здоровье человека и самоочищающую
способность почвы. ОДК (ориентировочно допустимая концентрация)
устанавливается для тех пестицидов, для которых ПДК еще не обоснована. ПДК
и ОДК для пестицидов в почве базируются на следующих основных показателях
вредности: транслокационном (характеризует способность вещества переходить
из почвы через корневую систему в сх растения и накапливаться в зеленой
массе и плодах), миграционно-водном (характеризует способность вещества
переходить из почвы в подземные грунтовые воды и поверхностные водные
источники), миграционно-воздушном (характеризует способность вещества
переходить из почвы в атмосферный воздух), общесанитарном (характеризует
влияние вещества на самоочищающую способность почвы и ее биологическую
активность).
Коэффициент адсорбции препарата почвой характеризует сорбцию пестицида
частицами почвы и зависит как от природы пестицида, так и от характера
почвы. Тяжелые почвы, богатые гумусом, способны сорбировать большее
количество препарата, чем песчаные, и в таких почвах передвижение
препаратов протекает более медленно. Кроме того, пестициды могут
образовывать в почве так называемые “связанные остатки”, т. е. остатки,
связанные с почвой химически и не извлекаемые органическими растворителями.
Связанные с почвой пестицидные остатки обычно включаются в общий метаболизм
почвы и полностью разлагаются на простейшие вещества11.
Пестициды классифицируются по химическому составу, объектам
применения, способам проникновения в организм. По химическому составу
пестициды подразделяются на следующие группы:
1. неорганические соединения ртути, фтора, бария, серы, меди, хлораты и
бораты;
2. препараты растительного, бактериального и грибкового происхождения –
перитрины, антибиотики и фитанциды;
3. пестициды органической природы, обладающие высокой физиологической
активностью, а именно:
▪ хлорорганические соединения (гексахлорциклогексан, тиодан, дилор);
▪ фосфорорганические соединения (дихлофос, метафос, карбофос, бромофос);
▪ синтетические перетроиды (пермитрин, супермитрин, дельтамитрин);
▪ производные карбаминовой, тио- и дитиокарбаминовой кислот (севин,
перимор);
▪ α-нитрозопроизводные фенолов;
▪ фталимиды;
▪ минеральные масла;
▪ органические соединения ртути (граназан);
▪ хиноны;
▪ производные мочевины.
Классификация пестицидов по объектам применения включает такие группы,
как инсектициды, предназначенные для борьбы с вредными насекомыми;
аккарициды – для борьбы с клещами; ларвициды – для уничтожения их личинок;
моллюскоциды; нематоциды; родентоциды, или зооциды, предназначенные для
борьбы с грызунами; фунгициды; бактерициды; гербициды – для борьбы с сорной
и ядовитой растительностью; арборициды – для уничтожения нежелательной
древесно-кустарниковой растительности; альгициды – для уничтожения
водорослей; афициды, применяемые для борьбы с тлей; вермициды;
хемостериллянты, применяемые для половой стерилизации насекомых;
вирусоциды.
По способу проникновения в организм различают пестициды:
▪ кишечные, поступающие вместе с пищей;
▪ контактного действия, проникающие через покровы;
▪ фумиганты, то есть химические вещества, проникающие в организм через
дыхательные пути в виде газа или пара.
Также пестициды классифицируются по критериям вредности и по степени
опасности 12. Основным критерием вредности пестицидов является их
токсичность при введении в желудок лабораторным животным (ЛД50) и по этим
показателям пестициды (ядохимикаты) делятся на:
1)особо токсичные, для которых ЛД50 составляет до 50 мгкг;
2) высокотоксичные - 50-200 мгкг;
3) средней токсичности - 200-1000мгкг;
4) малотоксичные – более 1000 мгкг;
Пестициды обладают различной кожно-резорбтивной токсичностью;
1) резко выраженной, когда появляется раздражение кожных покровов при
нанесении на них до 500 мгкг;
2) выраженной – при нанесении 500-2000 мгкг;
3) слабо выраженной – при нанесении более 2000 мгкг.
Опасность вещества классифицируется по степени летучести:
1) резко выраженная, когда насыщающая концентрация больше или равна
токсической;
2) выраженная - насыщающая концентрация больше пороговой;
3) маловыраженная - насыщающая концентрация не оказывает порогового
действия.
Пестициды обладают различной способностью к кумуляции в организме:
1) сверхкумуляция - коэффициент кумуляции в пределах 1;
2) выраженная кумуляция – коэффициент кумуляции от 1 до 3;
3) умеренная кумуляция - коэффициент кумуляции от 3 до 5;
4) слабовыраженная - коэффициент кумуляции более 5.
Пестициды характеризуются следующими периодами полураспада в объектах
окружающей среды, в основном в почве:
1) очень стойкие имеют период полураспада 1-2 года;
2) стойкие – от 6 месяцев - до 1 года;
3) умеренно стойкие – от 1месяца до 6;
4) малостойкие - до 1 месяца.
Пестициды классифицируются по степени опасности на классы:
– класс 1 А - чрезвычайно опасные;
– класс 1Б - высоко опасные;
– класс 2 - умеренно опасные;
– класс 3 - мало опасные;
– класс 4 - продукты, не представляющие острой опасности при
обычном использовании.

2. Использование пестицидов за рубежом и в Казахстане

Одной из актуальных проблем, стоящих перед человечеством, является
защита среды обитания живых организмов. В результате развития
промышленности и химизации сельского хозяйства в окружающую среду поступает
огромное количество разнообразных соединений 13. Особую значимость
приобретает проблема пестицидов, широкое применение которых обусловлено
экономической необходимостью. Пестициды – это единственное химическое
средство в сельском хозяйстве, благодаря которому можно увеличить урожай
сельскохозяйственных культур. Биологические методы по своей эффективности
пока уступают химическим средствам защиты, поэтому применение пестицидов в
ближайшие годы представляется неизбежным и необходимым. 14–16. Однако
зачастую не соблюдаются необходимые рекомендации и инструкции по
использованию ядохимикатов, что приводит к их накоплению в компонентах
природной среды 17, а также к отравлениям и несчастным случаям на
производстве 18. Это, в свою очередь, приводит к накоплению их в пищевых
продуктах, поступающих на рынок 19, 20. По данным Института всемирного
наблюдения (г. Вашингтон, США) ежегодно в мире регистрируются от 400 тыс.
до 2 млн. случаев отравления пестицидами, большинство которых приходится на
сельских жителей развивающихся стран. Так, в Индии вследствие пестицидного
отравления ежегодно погибают 20-40 тыс. человек. Поэтому в некоторых
странах (США, Франция, ФРГ) идет тенденция уменьшения дозы применения
пестицидов 20,21.
Пестициды, в отличие от других антропогенных факторов, сознательно
вводятся человеком в биосферу, причем в постоянно возрастающих масштабах, и
входят в первую десятку ее загрязнителей 15, 20, 21. С каждым годом
ассортимент и количество пестицидов возрастает. Так, Международным
агентством ЕРА зарегистрировано более 23400 пестицидов, предназначенных для
защиты живых организмов от болезней, вредителей и сорняков. В Казахстане и
сопредельных странах СНГ в течение последних 30-50 лет практическое
применение получили более 700 пестицидов, относящихся к разным классам
химических соединений 22. Казахстан более 230 наименований пестицидов
импортирует из-за рубежа. При этом вместимость складов не соответствует
количеству хранящихся ядохимикатов.
В начале 2004 года завершилась предварительная инвентаризация
устаревших и непригодных к использованию пестицидов. Она проведена в рамках
проекта ПРООНГЭФ Начальная помощь Республике Казахстан по выполнению
обязательств по Стокгольмской конвенции о СОЗ. Целью инвентаризации было
выявление старых заброшенных, неучтённых, разрушенных складов пестицидов;
выявление среди хранящихся пестицидов и их смесей препаратов, отнесённых к
стойким органическим загрязнителям; определение объёмов непригодных к
использованию пестицидов и тары из-под них.
Всего в результате проведенных обследований бывших складов
"Сельхозхимии", складов бывших колхозов и совхозов, аэродромов
сельхозавиации обнаружено более 1500 тонн пестицидов и их смесей. Из них
собственно СОЗ-пестицидов 41,7 тонн. Среди идентифицированных пестицидов 15
тонн токсафена в Аккаинском районе Северо-Казахстанской области, выявленные
еще в 2001 году. В 2002 году были захоронены 0,5 тонн ДДТ в Восточно-
Казахстанской области. Однако СОЗ-пестициды могут присутствовать среди
неидентифицированных смесей. Подсчитать количество устаревших пестицидов,
захороненных в закрытых и действующих могильниках ещё только предстоит.
Ведь в конечном итоге их нужно будет всё-таки извлечь из могильников и
уничтожить в соответствии с требованиями Стокгольмской конвенции о СОЗ.
Всего за период проведения инвентаризации устаревших пестицидов было
обследовано более 140 складов, из которых только 57 функционируют, 83
бывших склада Сельхозхимии полностью разрушены. На их территории нередко
обнаруживаются смеси пестицидов с почвой или минеральными удобрениями. В
среднем, смеси пестицидов неизвестного состава составляют 72% от общего
количества выявленных пестицидов. Можно предположить, что среди смесей
вполне вероятно нахождение пестицидов, отнесённых к стойким органическим
загрязнителям. В связи с реформами в аграрном секторе, в том числе
коснувшимися службы защиты растений, агрохимслужбы, сельхозхимии, были
утрачены многие архивы и в настоящее время невозможно отыскать информацию о
захоронениях на 17 полигонах-могильниках. 23
Если в 60-70-х годах в республике объем использования пестицидов в год
превышал сто и более тонн, то в последующие годы происходит снижение,
однако, в сравнении с 60-ми годами увеличилось число наименований средств
защиты растений с 30 до 182 (таблица 1) 24.

Таблица 1. Общая динамика применения средств защиты растений в Казахстане
за период 1986-2000 гг.

Годы Количество Объем применения в
наименований тоннах
пестицидов
1986 65 46 000
1991 90 36 000
1992 90 30 000
1993 100 25 000
1994 85 20 000
1995 95 18 000
1996 147 13 660
1997 147 13 000
2000 182 32 000

В настоящее время в Республике Казахстан зарегистрировано 441
наименования пестицидов, из которых 130 препарата используются как
инсектициды и акарициды, 90 – гербициды, 54 – фунгициды, 8 – биопрепараты,
4 – родентициды, 22 – фумиганты, 1 – нематициды, 7 – дефолианты и
десиканты, 14 – регулятора роста растений, 2 – поверхностно-активные
вещества. Выбор пестицидов производится согласно “Списку пестицидов
(ядохимикатов), разрешенных к применению на территории Республики Казахстан
на 2003 – 2012 гг.. К ''Списку...'' ежегодно издаются дополнения 25.
Пестициды поражают различные компоненты природных экосистем: уменьшают
биологическую продуктивность фитоценозов, видовое разнообразие, снижают
численность полезных насекомых и птиц, а в конечном итоге представляют
опасность и для самого человека. Подсчитано, что 98% инсектицидов и
фунгицидов, 60-95% гербицидов не достигают объектов подавления, а попадают
в воздух и воду, а зооциды создают в почве безжизненную среду 21.
Приведенные в литературе данные о гибели живых организмов в результате
неумеренного использования пестицидов указывают на то, что их можно отнести
к группе потенциально опасных веществ как в экологическом, так и в
гигиеническом отношении. Кроме токсического действия многие пестициды
проявляют мутагенный эффект 16, 26, 27. Человек контактирует с
пестицидами при их производстве, при их применении на сельскохозяйственных
работах, получает небольшие их количества с пищей и водой из окружающей
среды 28.
По мнению многих ученых, для избежания отрицательных воздействий к
пестицидам должны предъявляться следующие требования 29:
▪ как можно более низкая токсичность для человека, животных, растений,
почвы и гидробионтов;
▪ умеренная персистентность в объектах окружающей среды в данной
экологической зоне;
▪ быстрое разложение в почве, воде, атмосфере, а также
биотрансформация в животных и растительных организмах с образованием
продуктов, безопасных как для них, так и для человека;
▪ отсутствие у пестицидов способности к кумуляции в животных и
растительных организмах, гидробионтах;
▪ отсутствие даже далеких негативных последствий для окружающей среды,
человека, животных и растений при длительном применении препаратов
(тератогенные, мутагенные, канцерогенные и другие эффекты).

3. Характеристика пестицидов класса фенилпиразолов.

Фенилпиразолы – это пятицикличные гетероцикличные соединения с двумя
гетероатомами в пятичленном цикле. В последнее время большое количество
исследований посвящено изучению пестицидных свойств гетероциклических
систем с двумя и тремя гетероатомами в цикле, и с этими классами веществ
достигнуты наибольшие успехи в области создания новых пестицидов.
Типичным представителем класса фенилпиразолов является фипронил 30.
Фипронил – это инсектицид, открытый и разработанный французской фирмой
Phone-Poulenc в 1985-87 гг. и представленный на рынок в 1993 г. Несмотря на
эффективность в борьбе с различными вредителями, имеются беспокойства
насчет его безопасности по отношению к окружающей среде и здоровью
человека. Он широко распространен во многих индустриальных и развивающихся
странах и его использование в мире продолжает увеличиваться 9, 31.
Класс фенилпиразолов – это химикаты, имеющие в основном гербицидный
эффект. Тем не менее, фипронил действует как инсектицид контактного и
кишечного действия. Химически чистый фипронил представляет собой бесцветное
кристаллическое вещество с плесневым запахом. 11. Он легко растворяется в
воде, стабилен при нормальной температуре в течение года, но не стабилен в
присутствии ионов металлов и разлагается под действием солнечного света с
образованием различных метаболитов (рис.1) 9, 32. При аэробных условиях
фипронил разлагается путем окисления, восстановления и гидролиза. Три
главных метаболита при аэробных условиях – RPA 200766 (амид), MB 46513
(фипронил-иесульфинил) и MB 46136 (фипронил-сульфон). При анаэробных
условиях фипронил разлагается до MB 45950 и RPA 200766 31. Фипронил-
дисульфинил МВ 46513, например, чрезвычайно устойчив и более токсичен, чем
исходный препарат 9, 31 – 33.

Рис. 1. Структурные формулы фипронила и его метаболитов [32].

В 1997 году производство препаратов на основе фипронила составило 480
тонн, а в 2000 году увеличилось до 800 тонн. Производством занимается завод
Rhone-Poulenc Biochimie в Saint-Aubin-Lеs-Elbeuf, Франция, Но недавно
другим китайским заводом было получено разрешение на синтез, упаковку и
распространение пестицида Регента на рынке Китая 9. В период 1987-1996
гг. фипронил был апробирован на более чем 250 насекомых вредителях 60
зерновых культур 9, 31.
Контактный и кишечный инсектицид широкого спектра действия, обладает
умеренными системными свойствами и хорошей остаточной активностью при
обработке листьев; может применяться также для обработки почвы и для
протравливания семян. Инсектицид для борьбы с широким кругом сосущих и
грызущих насекомых лиственного и почвенного применения, а также для
использования в приманках и для обработки семян. Используется на многих
культурах при почвенном применении (в гга) против личинок блошкн
длинноусой (120), щелкунов (50— 150), при лиственном применении — против
колорадского жука на картофеле (12,5—25), капустной моли, хлопкового
долгоносика и других (25—50); на рисе-падди — против точильщиков,
дельфацид, рисового водяного долгоносика (50— 100); при обработке семян
кукурузы —против щелкунов (250—500 г100 кг), хлопчатника — против трипсов
(125—250 г100 кг), сахарной свеклы — против щелкунов (50 г100 000 семян);
при использовании в виде приманок для саранчовых норма расхода 6 ггa. Расы
насекомых, устойчивые или толерантные к пиретроидам, фосфорорганическим и
карбаматным инсектицидам, чувствительны к фипронилу. 11.
Формы применения — суспензионный концентрат, гранулы, эмульгирующийся
концентрат, текучая суспензия для обработки семян, вододиспергируемые
гранулы, раствор для ультрамалообъемного опрыскивания. В России разрешены:
эмульгирующийся концентрат Регент (25 гл), эмульгирующийся концентрат
Адонис (40 гл), вододиспергируемые гранулы Регент (800 гкг),
концентрат суспензии Космос (250 гл). В России разрешен против
саранчовых (4 гга), против колорадского жука на картофеле (15 — 20 гга),
против проволочников на кукурузе, подсолнечнике и сахарной свекле (10 —
12,5 гга), против хлебной жужелицы, клопа вредная черепашка и пьявицы (16
— 24 гга) 11.
Фипронил распространен на рынке под торговым названием Адонис и
используется против саранчовых. Он уже использовался на Мадагаскаре, в
Казахстане, в России, в США, Бразилии, Западной Африки, Австралии 36,38-
40. Под названием Регент фипронил используется в основном против
чашуекрылых и прямокрылых на широком диапазоне полевых и садоводческих
культур и против личинок жесткокрылых в почвах. Он также используется
против тараканов и муравьев под торговым названием Голиаф и Некса, включая
США, где этот препарат также используется против вредителей полевых культур
зерна, на полях для гольфа и коммерческого торфа (торговая марка Выбор
Чипко). Фипронил также используется против термитов-вредителей, что было
показано в полевых испытаниях в Африке и Австралии. Там он проходил под
торговым названием Термидор. Фипронил под торговым названием Фронтлайн или
Топ Спот используется против блох, клещиков и клещей, паразитирующих на
домашних животных. 9, 31
Способ действия. Фипронил – чрезвычайно активное соединение и мощный
разрушитель центральной нервной системы насекомого 12 Уникальный механизм
действия фипронила на центральную нервную систему насекомых не имеет
аналогов среди других инсектицидов. Он заключается в блокировке перемещения
ионов хлора по синаптическим каналам в результате воздействия на рецепторы
специального медиатора – гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК). ГАМК-канал
является важным в передаче нервного импульса как у позвоночных, так и у
беспозвоночных животных, причем фипронил связывается с ГАМК рецептором у
позвоночных менее напряжено, однако связь менее прочная, что и представляет
степень селективности 11, 34 – 38.
Влияние на окружающую среду. Полевая персистентность умеренно низкая
в воде и почве (период полураспада составляет 10-130 часов в воде и 45-530
часов в почве), с тремя главным компонентами распада в почве – RPA 200766
(амид), MB46513 (фипронил-дисульфинил) и RPA 104615 и двумя главными
метаболитами в воде – MB46513 и RPA 104615. В аэробных условиях в почве
было идентифицировано несколько метаболитов, включая RPA 200766 и МВ 46136.
В анаэробных условиях в воде было идентифицировано 2 метаболита – МВ 45950
(найден в излечениях почвы), RPA 200766 (рис. 2) 31, 39 – 41.

Рис. 2. Пути разложения фипронила в природе [41]

Период полураспада фипронила на обработанной растительности определен
в 3-7 месяцев, в зависимости от субстрата и среды обитания, где он
применялся.
Лабораторные исследования показывают, что прямой и косвенный фотолиз,
улетучивание и гидролиз являются основными вкладчиками по полевому
разложению фипронила. В лабораторных исследованиях из основных продуктов
распада только два (МВ 46136 и RPA 200766) были найдены в полевых
исследованиях в количествах, превышающих предел обнаружения. Изучение
метаболитов показало, что имело место биоаккумуляция фотодеградирующего МВ
46513 в жировых тканях 9, 31.
Остатки фипронила имеют тенденцию оставаться в верхнем 15
сантиметровом слое почвы и обладают низкой способностью к просачиванию в
грунтовые воды. В водной среде остатки фипронила быстро осаждаются, более
95% остатка было обнаружено вили на отложениях в течение одной недели
после применения 39, 42, 43.
Фипронил деградирует быстрее в тропических условиях, чем в умеренных
31.

Токсичность. По классификации ВОЗ фипронил относится к II классу
токсичности – умеренно опасный пестицид. ЛД50 для крыс при оральном остром
применении равен 97 мгкг. Он менее токсичен к млекопитающим, чем к
некоторым птицам, рыбе и большинству беспозвоночных.

Фипронил имеет умеренно острую токсичность при оральном и
ингаляционном поступлении для крыс. Кожное поглощение для крыс – менее 1 %
после 24 часов, поэтому токсичность считается низкой. И напротив, он имеет
умеренную дермальную токсичность по отношению к кроликам.
Метаболит фипронила MB46513 примерно в 10 раз более токсичен к
млекопитающим, чем сам фипронил. 9, 31.
В литературе имеются противоречивые сведения о генотоксичности
фипронила и его метаболитов 44 – 52. Тест Эймса не выявил мутагенной
активности ни у одного из метаболитов. В культуре лимфоцитов человека
отмечена индукция полиплоидии при воздействии MB 45897 52. В клетках
легких китайского хомячка in vitro обнаружено достоверное увеличение
частоты хромосомных аберраций при добавлении в культуральную среду
фипронила 52. В доступной литературе мы не обнаружили сведений о
генотоксическом эффекте фипронил-сульфона. Его генотоксичность изучали
только в тесте Эймса, который дал отрицательный результат. Однако, как было
отмечено выше, для установления генотоксичности экотоксикантов необходимо
использовать батарею тест-систем, включающую различные тест-объекты.

Хронический эффект. Фипронил, как было показано в острых и хронических
опытах на крысах и собаках, оказывал нейротоксическое действие.
Лабораторные эксперименты на животных показали низкий процент серьезных
кожных реакций на действие аэрозолей Фронтлайн, Топ Спот для кошек и Топ
Спот для собак, активным началом которых является фипронил, проявляющихся
главным образом раздражением кожи иили потерей волос на участке
применения. Предполагается, что собаки более чувствительны, чем коты 9.

Установлено, что фипронил оказывал канцерогенное действие на крыс в
дозах 300 ppm для самцов (12.68 мгкг в день) и для самок (16.75 мгкг в
день), вызывая рак щитовидной железы, связанный с разрушением гипофизарного
статуса щитовидной железы. Однако фипронил в дозе 30 ppm не оказывал
канцерогенного действия на самок мышей 31, 53.
Установлено негативное действие фипронилана репродуктивную систему
крыс при их кормлении 95,4% фипронилсодержащей пищей в концентрации 300
ppm, основанное на клинических признаках токсичности - уменьшение помета
(выводка), веса тела, процента спаривания животных, сокращение индекса
фертильности, снижение постимплантационного выживания и пост-натальной
выживаемости выводка, задержка физического развития 9, 31.

Влияние на человека. В литературе встречаются очень скудные сведения в
отношении исследований действия фипронила на клетки человека in vitro. В
тесте на канцерогенность с использованием культуры клеток человека никаких
неблагоприятных эффектов обнаружено не было. Цитогенетический метод,
использовав лимфоциты и 98,7% простых метаболитов, не выявил
кластогенетического эффекта.

Риск острой токсичности людям, от использования фипронила для контроля
за саранчой, считают незначительным, даже если мертвая саранча потребляется
непосредственно (как это может произойти на Мадагаскаре) 31.
Фипронил классифицировали как соединение группы C (возможный
канцероген для человека) на основании увеличения в щитовидной железе обоих
полов крыс фолликулярных опухолей. Однако ряд исследователей Великобритании
считают невозможным экстраполяцию полученных на крысах результатов на
человека 9, 31.

Действие на дикую природу

Лабораторные испытания токсичности

Фипронил высоко токсичен к некоторым группам птиц семейства куринных
(Острая ЛД50 (мгкг) для Виргинской перепелки = 11.3, для фазана – 31,
красной каменной куропатки – 34), в то время как он относительно безвреден
к птицам семейства воробьиных (ЛД50 (мгкг) для полевого воробья = 1120,
голубя 2000 мгкг) и водоплавающих (ЛД50 для утки Милларда 2150 мгкг,
для кряквы 2150 мгкг).
ЛД50 по фипронилу для бахромопальцевой ящерицы (Acanthodactylus
dumerili) [сем. Lacertidae] была определена в 30 мг д.в.г на вес тела в
лабораторных исследованиях, что является высоко токсичным. Смертность была
отсрочена, ящерицы умирали в течение четырех недель после обработки.
Локомоторная активность, потребление добычи и вес тела в течение 2-4 недель
после обработки снижались статистически значимо у ящериц, которых кормили
фипронил обработанной пищей, по сравнению с контрольной группой.
Токсичность фипронила к рыбе зависит от вида. Он очень высоко токсичен
к ушастому окуню (ЛК50 (96 ч) = 85 мгл), к радужной форели (ЛК50 (96 ч) =
248 мгл), к европейскому карпу (ЛК50 (96 ч) = 430 мгл), и мало токсичен к
японскому карпу (ЛК50 (96 ч.) = 0,34). Он очень высоко токсичен к одной из
Африканских тиляпий (Oreochromis niloticus) (ЛК50 (96 ч) = 42 мгл).
Фипронил воздействует на личиночный рост радужной форели в концентрациях
превышающих 0.0066 ppm.
Фипронил нетоксичен на водные растения и на морские водоросли,
например, ЛК50 (в мгл) для Scenedesmus subspicatus – 0,068 (96 ч.),
Selenastrum capricornutum 0,16 (120 ч.), Anabaena flos-aquae 0,17 (120
ч.).
Фипронил нетоксичен для почвенных микроорганизмов. Фипронил токсичен к
Beauveria bassiana и Metarhizium anisopliae –2 гриба, используемые в
биологическом контроле саранчи и кузнечиков.
Фипронил также токсичен к широкому диапазону водных беспозвоночных,
очень высоко токсичен к креветкам и другим ракообразным и очень высоко
токсичен к устрицам.
ЛД50 орально (в мгкг) для крыс 97, для мышей 95; ЛД50 дерм, (в мгкг)
для крыс 2000, для кроликов 354.
Фипронил высоко токсичен для пчел и термитов. Он имеет самую высокую
острую токсичность для паразита Bracon hebetor [Hymenoptera: Braconidae] с
ЛК50 0.09 нгсм, и второй по Фактору Риска (RQ) из семи инсектицидов,
проверенных исследованиях ФАО по токсичности к саранче. Фипронил оказался
самым высоко опасным по отношению к полезным жукам чернотелкам из шести
инсектицидов, проверенных в исследовании FAO Locustox. Он фактически
нетоксичен по отношению к земляным червям.
Метаболит МВ 46136 более токсичен, чем исходный препарат к
исследованным видам птиц, рыб. Метаболиты МБ 46136 и МБ 45950 более
токсичны, чем исходное вещество к пресноводном беспозвоночным (МБ 46136 - в
6.6 раз более токсичен, и МБ 45950 – в 1.9 разы более токсичен) 9, 11, 31,
32.
В ряде работ было изучено поглощение, распределение, метаболизм,
выделение и фармокинетика фипронила у крыс с помощью 14C-фипронила
(меченный, чистота 97%). Крысы обоих полов подвергались пероральному
воздействию водного раствора фипронила, содержащего карбоксиметилцеллюлозу
(0.5 % wv), в дозе 4 мгкг и 150 мгкг при однократном введении и в
течение 14 дней. Метаболиты фипронила были проанализированы в моче,
жировой ткани, печени, почках, мышечной ткани и матке. Метаболиты
идентифицировали с помощью высокочувствительной жидкостной хроматографии
(HPLC). Образцы найденных метаболитов не зависели от пола, дозы и режима
воздействия. Различалось только количество обнаруженных метаболитов.
Основные метаболиты в моче – фипронил-сульфон (MB 46136) и фипронил-амид
(RPA 200766), MB 45897 – продукт распада фипронил-сульфона и два продукта
распада фипронил-сульфида (рис. 3). Исходное вещество фипронил не было
обнаружено в моче. В фекалиях был обнаружен как сам фипронил, так и его
метаболиты MB 46136 (фипронил-сульфон), MB 45950 (фипронил-сульфид) и RPA
200766 (фипронил-амид). Основным метаболитом, обнаруженным в образцах
тканей интоксицированных животных (жировая, мышечная ткани, печень, почки,
матка), был фипронил-сульфон. Наивысшая концентрация была установлена в
жировой ткани. Фармакокинетические исследования показали, что в крови
период полураспада фипронила при однократной низкой дозе составил 149 – 200
ч независимо от пола крыс. Длительный период полураспада меченного
фипронила предполагает биоаккумулирование его метаболических продуктов. При
однократной высокой дозировке в крови период полураспада заметно уменьшался
до 54 ч у самцов и до 51 ч у самок крыс. Можно предположить, что короткий
период полураспада при воздействии высокой однократной дозировки не
полностью определяется из-за длительного периода поглощения. Установлен
дозозависимый эффект фипронила, то есть с увеличением дозы и
продолжительности воздействия концентрация метаболитов в крови
интоксицированных животных увеличивалась. Следовательно, уровень
бионакопления фипронила аналогичен для обоих полов крыс и пропорционален
дозе 41, 54.
Изучение поглощения, распределения, метаболизма и выведения фипронила
проводили на кормящих козах, которые получали перорально [фенил (U)-14C]-
фипронил ежедневно в течение семи дней в дозах 0.05, 2.0 и 10.0 ppm, что
соответствует 0.1, 4.0 и 20.0 мг, соответственно. Животных забивали через
сутки после получения заключительной дозы.
Метаболиты определяли в различных тканях и молоке с помощью жидкостной
хроматографии HPLC. При использовании дозы 10 ppm основным метаболитом в
фекалиях был фипронил-сульфон, в незначительных количествах обнаружены сам
фипронил и его метаболиты фипронил-амид и фипронил-сульфид. В жировой и
мышечной тканях, а также в молоке преобладал фипронил. Фипронил-амид,
фипронил-сульфон и фипронил-сульфид были обнаружены в жировой и мышечной
тканях, но в меньших количествах по сравнению с исходным веществом. В
почках и печени были обнаружены фипронил и MB 46136, с преобладанием
последнего. Общее содержание метаболитов в среднем составляло 44 – 75% от
общего количества введенного меченного фипронила. Содержание фипронила и
фипронил-сульфона в моче было минимальным. При воздействии дозы 2 ppm
обнаружен MB 46136 в жировой и мышечной тканях, а также в молоке. В
соответствии с метаболизмом фипронила в организме жвачных животных может
происходить окисление сульфоксидной группы до фипронил-сульфона (MB 46136)
и ее восстановление до фипронил-сульфида (MB 45950), а нитрильная группа в
результате гидролиза – до амида RPA 200766 55. Аналогичные исследования
проводили на курицах-несушках, которые ежедневно перорально в дозах 0.05,
2.0 и 10.0 ppm получали меченый фипронил в течение 28 дней. Сбор яиц
осуществляли ежедневно. Животных забивали через сутки после применения
заключительной дозы. Метаболиты определяли в различных тканях и яйцах с
помощью высокочувствительной жидкостной хроматографии HPLC и масс-
спектрометрии. При применении дозы 10 ppm основным обнаруженным метаболитом
был MB 46136, который идентифицировали в жировой ткани брюшины, желтке
яйца, коже и печени. Данный метаболит составлял 96-98 % от общего
количества радиоактивных остатков. Результаты при использовании фипронила в
дозе 0.05 и 2.0 ppm были аналогичными (рис. 3) 41, 56.
В России установлены следующие гигиенические нормативы: ДСД – 0,0002
мгкгсутки; ПДК в почве – 0,05 мгкг; ПДК в воде водоемов – 0,001 мгкуб.
дм. МДУ в клубнях картофеля и зерне хлебных злаков – 0,005 мгкг.11

Рис. 3. Метаболизм фипронила в крысах [41

Полевые исследования

Было выполнено несколько исследований воздействия на живую природу.
Так например исследование нецелевого воздействия, чрезвычайного применения
фипронила (Адониса 7,5) как барьера для саранчи на Мадагаскаре, показало
неблагоприятные воздействие фипронила на термитов (Coarctotermes spp.),
которые имеют очень серьезные и длительные последствия. Имелись также
признаки неблагоприятных эффектов в краткосрочных тестах на некоторых
других группах беспозвоночных, одной разновидности ящерицы (Mabuya elegans)
и нескольких разновидностей птиц (включая Мадагаскарских пчелоедок). 9.
Нецелевые эффекты на некоторых насекомых (хищные и детритоядные жуки,
некоторые паразитические осы и пчелы) были обнаружены следовых количествах,
в результате применения фипронила для контроля численности пустынной
саранчи в Мавритании. Очень низкие дозы фипронила (0.6-2.0 г. д.в.га)
используемого против настоящих саранчовых (grasshopper) в Нигерии, вызвали
воздействие на нецелевых насекомых, сопоставимые с теми, что выявили у
других инсектицидов, используемых против саранчовых 57. Использование
фипронила для контроля численности саранчовых в Сибири привело к бо'льшим
воздействиям на нецелевых беспозвоночных животных, чем при использовании
хлорпирифоса 58.

4. Генотоксичность пестицидов.

Химический мутагенез, как самостоятельный раздел мутационной генетики,
зародился еще в 30-х гг., а сама проблема оценки потенциальной мутагенной
опасности химических загрязнителей окружающей среды для человека возникла
тридцать лет назад, однако она не решена и в настоящее время 59,60. Это
связано с невозможностью проведения прямой экспериментальной оценки
мутагенной активности химических соединений непосредственно у человека. В
результате информацию о наличии мутагенных свойств в отношении
млекопитающих и человека получают при проведении биотестирования, в ходе
которого используются различные тест-системы 61,62. Оценку мутагенности
различных факторов среды необходимо проводить с помощью набора тест-систем
63. Несмотря на интенсивную работу, идущую во многих странах мира, ни
одна из существующих тест-систем не обладает 100%-ной эффективностью в
отношении оценки наличия либо отсутствия мутагенных свойств у испытуемых
соединений для человека 59,63,64.
Тест-системы должны соответствовать следующим требованиям 64-67:
1. Выявление как можно большего числа различных типов генетических
повреждений (хромосомные аберрации, генные, геномные мутации).
2. Чувствительность и воспроизводимость тест-системы. (Возможность работы
на уровне малых доз и экономичность скрининга).
3. Учет метаболических модификаций мутагенов.
4. Методическая доступность и сжатость проведения во времени.
Несмотря на то, что в настоящее время известно несколько сот тест-
систем, как правило, при проведении биотестирования используется
ограниченный набор хорошо охарактеризованных тестов 66.
В настоящее время наиболее распространенными тестами по выявлению
мутагенной активности химических соединений являются классический анализ
хромосомных аберраций, метод флюорисцентной гибридизации in situ (FISH),
микроядерный тест, исследование сестринских хроматидных обменов с помощью
методов биохимии и электрофореза, анализ доминантных леталей, рецессивные
сцепленные с полом летальные мутации, тест на аномальные спермии и др.
63,64.
В настоящее время генетические исследования пестицидов выполняются в
следующих основных направлениях: 1) тестирование пестицидов и их
метаболитов на мутагенность при экспериментальном изучении; 2)
цитогенетическое обследование контингентов лиц, профессионально
контактирующих с пестицидами; 3) цитогенетическое обследование групп
населения, для которых пестициды являются превалирующим фактором
загрязнения внешней среды; 4) биологическая индикация пестицидов-мутагенов
в объектах окружающей среды. Наиболее развитым направлением генетико-
гигиенических исследований пестицидов, как и других потенциальных мутагенов
среды, является экспериментальное изучение их генетической активности на
различных тест-системах 15. Так, по данным М.А.Пилинской 26 показано,
что более 400 пестицидов оказывают мутагенный эффект, что составляет 67,8%
от всего используемого в сельском хозяйстве количества.
Генотоксичность показана для различных классов и групп пестицидов, как
применяющихся в настоящее время, так и для уже запрещенных.
Гербициды триазанового ряда находят довольно широкое применение в
сельскохозяйственной практике. Изучению тератогенных, канцерогенных и
мутагенных свойств триазиновых гербицидов посвящено немало научных
исследований. Рядом авторов установлено, что триазиновые гербициды
оказывают отрицательный цитогенетический эффект. Так, Т.А. Ежевой с
соавторами 68, 69 при цитологическом изучении действия триазинового
гербицида атразина в системе in vitro у гороха Pisum Sativum было
установлено, что данный препарат в концентрациях 10-5–10-4 М вызывал
аберрации хромосом в клетках корневой системы проростков, частота которых
достоверно превышала естественный уровень мутабильности. Показано, что
снижение фертильности у растений регенерантов обусловлено эпигенетическими
и цитогенетическими изменениями. Было показано, что аналогичное действие
оказывали и диносеб, диурон, глифосфат. Однако авторы отмечают, что
выявленные типы перестроек были неспецифичны и неотличимы от спонтанных (в
основном – одиночные и парные фрагменты, хроматидные мосты).
В работе В. С. Строева по выявлению генетической активности гербицидов
в семенах ячменя установлено, что симазин и атразин, а также гидразид
малеиновой кислоты, хлор-ИФК и паракват повышали частоту хромосомных
аберраций, проявляя '' задержанный '' тип действия 70. Все они снижали
фертильность растений в М1 и обусловливали наследуемую стерильность.
Кроме того, симазин активно повышал частоту возникновения хлорофильных
мутаций. Автор отмечает, что токсичность гербицидов и вызываемая ими
частота точковых мутаций подвержены сильному модифицирующему влиянию
внешних факторов.
В работе M.J. Ruiz и D. Marzin исследовалась генотоксическая
активность 6 пестицидов: атразина, каптафола, каптана, хлорририфосметила,
молатиона и тетрахлорвинфоса с помощью теста Эймса и SOS хромостеса в
присутствие и отсутствие гомогената печени крыс (фракция S9).
Генотоксичность была выявлена только для каптана и картафола 71.
Ю.Г. Мережинским и сотр. изучалась мутагенная активность симазина,
атразина, прометрина, линурона, эптама, трефлана на кукурузе (линия ВНР-27)
по тестам видимых мутаций в М2 – поколении и по хромосомным аберрациям в
клетках корешков кукурузы. Эптам и особенно трефлан вызывали серьезные
нарушения хромосомного аппарата, индуцируя высокий процент ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
Похожие работы
Охрана прибрежных вод
Объекты и методы исследований
Химическое загрязнение атмосферы
Геоэкология - Учебно-методическое пособие
Лекционный комплекс по дисциплине Биологическая экология
Понятие о популяции.
Роль сорных растений в процессе детоксикации хлорорганических соединений
Зарождение и развитие эволюционной идеи
Экология и здоровье человека
Экология и здоровье
Дисциплины