Pestycydy- stosowanie w rolnictwie, ogrodnictwie, leśnictwie i sadownictwie grupy związki chemiczne pochodzenia naturalnego (roślinne) i syntetycznego, służące do niszczenia pasożytów człowieka, zwierząt hodowlanych i roślin. Używane również do zwalczania chorób roślin, regulacji ich wzrostu i usuwania chwastów.
Toksykologia pestycydów- Korzyści- ochrona zdrowia ludzi, zwierząt i roślin, zapobieganie stratom trakcie przechowywania, zmniejszenie częstotliwości chorób przenoszonych przez pasożyty – stosowanie DDT obniżyło liczbę przypadków malarii. Wady- wysoka toksyczność i długi czas degradacji,- niszczenie organizmów pożytecznych,- kumulacja w środowisku, prowadząca do biokumulacji w tkankach roślin i zwierząt, może powodować choroby, mutacje.
Pestycydy stanowią bardzo różnorodną grupę zw. pod względem właściwości zarówno fizycznych jak i chemicznych. Mają różną budowę chemiczną i właściwości takie jak –trwałość w środowisku, -rozpuszczalność w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych, -lotność, -właściwości toksyczne.
Szczególną trwałością w środowisku charakteryzują się pestycydy chloro organiczne, a wśród nich najbardziej chyba popularne DDT. Związki te po zastosowaniu mogą być obecne przez wiele lat- ich ilość zmniejsza się bardzo powoli, na dodatek łatwo ulegają kumulacji.
Pestycydy ze względu na różnorodność cechują się też różnymi właściwościami toksykologicznymi- niektóre powodują pojawienie się objawów zatrucia bardzo szybko po spożyciu, czy też innym rodzaju ekspozycji (przez skórę, drogę wziewną) niewielkich ilości preparatu lub powodują objawy zatrucia ostrego dopiero po dostaniu się do organizmu dużych ilości substancji.
Klasyfikacja wg przeznaczenia pestycydów: zoocydy- środki do zwalczania szkodników zwierzęcych. –instektycydy (niszczenie owadów) –akarycydy (roztoczy) –rodentycydy (zwalczanie gryzoni) –moluskocydy (Ślimaków) –nematocydy (nicienie) –aficydy(mszyce) –atraktanty (środki zwabiające) –repelanty (środki odstraszające). Bakteriocydy- środki do zwalczania bakterii, herbicydy- chwastów, fungicydy- grzyby.
Klasyfikacja chemiczna pestycydów- insektycydy- węglowodory chlorowane, związki fosforoorganiczne, karbaminiany, pyretroidy, herbicydy- pochodne kwasu chlorofenoksyoctowego, związki bispirydylowe, dwunitrofenole, pochodne mocznika, fungicydy- ditiokarbaminiany, rodentycydy- pochodne kumaryny.
Formy i zastosowanie- preparaty pyliste z dodatkiem środków wypełniających: kaolin, talk, bentonit, kreda, żel krzemiankowy, zawartość subst. czynnej 2-10%. -granulaty z nośnikami mineralnymi mają wyższą toksyczność ostrą. –roztwory wodne subst. czynne zwiększające przyczepność, sulfoniany metali alkalicznych, żelatyna, kleje, metyloceluloza. –roztwory do emulgowania nafta, oleje mineralne, chlorobenzen, terpentyna, benzyna. -emulsje związki mało toksyczne, estry wyższych kwasów tłuszczowych i glikolu polietylenowego. –aerozole niskowrzące chlorofluorowęglowodory. –inne tabletki, proszki, płyny do iniekcji –stosowanie opryskiwanie(75%), opylanie, gazowanie, zaprawianie, aerozolowanie.
Insektycydy naturalne- pochodzenia roślinnego, rotenoidy, alkaloidy pirydynowe, pyretryny. –związki nieorganiczne: arsenu i arsenian Cu, fluoru, rtęci, selenu, antymonu –już nie stosowane.
Rotenoidy- rotenon, elipton, malakol, sumatrol tzw. Preparaty derrisowe. Są stosunkowo mało toksyczne dla zwierząt. Bardzo szybko ulegają rozkładowi pod wpływem promieniowania słonecznego i powietrza, nie ma niebezpieczeństwa pozostałości w środowisku. Mają bardzo wysoką toksyczność dla owadów. Mechanizm działania polega na blokowaniu przenoszenia elektronów na poziomie łańcucha oddechowego, hamowaniu aktywności wszystkich dehydrogenaz –hamują cykl Krebsa.
Alkaloidy pirydynowe: nikotyna- (też nor nikotyna, anabazyna) wyst. w roślinach komosowatych i psiankowatych. Stosowany jest siarczan nikotyny mała lotność, duża stabilność, łatwo się wchłania wszystkimi drogami, jest jednym z najsilniej działających alkaloidów. Bardzo toksyczny dla ssaków. Biotransformowana do metabolitów wydalanych stosunkowo wolno. Małe dawki aktywują receptory N, duże dawki porażają te receptory: wymioty, biegunka, skurcze mięśni toniczno-kloniczne, podniecenie, ślinotok, zaburzenia ruchowe, niemożność utrzymania pozycji stojącej, osłabienie. Po pewnym czasie porażenie. Tętno początkowo zwolnione ulega przyspieszeniu, oddechy przyspieszone, źrenice początkowo zwężone, potem rozszerzone, depresja. Objawy te są również wynikiem działania adrenaliny która jest uwalniana pod wpływem nikotyny. Była stosowana przeciwko kleszczom, do gazowania odzieży. Teraz czasem do gazowania w szklarniach. Nie ulega biotransformacji w środowisku. Po zjedzeniu objawy w kilka godzin, po narażeniu dermalnym- po kilkunastu minutach.
Grupa DDT- dichloro- difenylo- trójchloroetan: bardzo szerokie spektrum działania. Cechuje się bardzo dużą persystencję i wykazuje każdy rodzaj działania odległego. Obecnie zezwolenie na stosowanie w krajach objętych malarią. Duże skażenie środowiska, duże nagromadzenie w osadach dennych> ryby> ptaki morskie. Wchłania się bardzo szybko wszystkimi drogami, ulega kumulacji, bardzo szybko przechodzi do mleka. Związki podobne: DDE- dichlorodifenyloetylen, DDD- dichlorodifenyloetan- mniej toksyczny, DDA- kwas dichlorodifenylo- octowy. Metoksychlor- ma niższy stopień kumulacji w porównaniu z DDT. Bardzo dobrze wchłaniany wszystkimi drogami, bardzo szybko metabolizuje w organizmie i jest wydalany. Persystencja w glebie- ok. 18 m-cy. Jest nie szkodliwy dla pszczół, bardzo toksyczny dla ryb. Powszechnie stosowany jest składnikiem Muchozolu (3% metoksychloru+ piretroid).
Cyklodieny- do grupy należą pochodne dienowe (dieldryna, aldryna), idenowe (chlordan, cheptachlor), a także pochodne cyklodienów (endosulfan, mireks). Kumulują się w organizmie, w dużych ilościach przechodzą do mleka, wykazują dużą persystencję w środowisku- do 90lat. Pochodne dienowe- aldryna- jeden z najbardziej toksycznych chlorowanych węglowodorów, wykazuje dużą toksyczność dla bydła. Izomer aldryny- izodryna- jest bardziej toksyczny- jego śmiertelne dawki doustne wynoszą 12-17 mg/kg. Dieldryna- jest mniej toksyczna od dieldryny, dawki śmiertelne wynoszą ok.50-90 mg/kg, w glebie zachowuje aktywność przez rok. Izomer dieldryny –endryna –jest bardzo toksyczna –wywołuje śmierć w dawce 7mg/kg. Pochodne dienowe są stosowane zwykle doglebowo, w sadach i w celu ochrony drzewa. Dobrze się wchłaniają przez nieuszkodzoną skórę. Objawy w zatruciu dotyczą głównie układu nerwowego: skurcze, duszność, brak koordynacji, chwiejny chód, pobudzenie, apatia, czasem biegunka. Przypadkowe zatrucia mają z reguły przebieg ostry. Wykazują działanie mutagenne i karcynogenne, embriotoksyczne, teratogenne oraz immunotoksyczne.
Pochodne indenowe: chlordan: ma zdolność kumulacji – mała dawka (20mg/kg) długo podawana wywołuje zatrucie. Bardzo wysokie stężenie osiąga w mleku. Uszkadza naczynia krwionośne- przy zatruciach występują wybroczyny. Heptachlor- bardziej toksyczny od chlordanu, DL50 u szczura wynosi 100mg/kg.
Pochodne cyklodienów: endosulfon (thiodan) silnie toksyczny DL50 dla szczura wynosi 40/100 mg/kg. Wykazuje stosunkowo niską toksyczność chroniczną i niewielką kumulację w środowisku i w organizmie. Wszystkie działania odległe, jest bardzo silnym kancerogenem dla wątroby.
Heksachlorocykloheksan: mieszanina wielu izomerów o różnej toksyczności. Najczęściej wykorzystuje się izomer g-lindan o największej toksyczności (DL50 wynosi 125mg/kg a izomeru a- 6000mg/kg). Lindan stosowany jest doglebowo i do oprysków drzew owocowych, jako roztwór 0,2% do zwalczania ektopasożytów. Nie stosowany u krów mlecznych i niosek, łatwo przechodzi do mleka i jaj. Charakteryzuje się wysoką toksycznością chroniczną- głównie działanie kancerogenne- rak wątroby, anemia plastyczna. Wykazuje też dużą toksyczność dla ryb. Objawy zwykle po 24h, ale mogą być już po kilkudziesięciu minutach- silne pobudzenie lub depresja, nadwrażliwość na bodźce, drżenia mięśni twarzy i szyi, Skórcze toniczne przechodzące na tułów i kończyny, wzrost temperatury i duszność, ślinotok, zaburzenia świadomości, ataki furii, niefizjologiczne pozycje, zapaść i śmierć. Czasem nieżyt przewodu pokarmowego.
Chlorowane terpeny: Toksafen- Nie toksyczny dla pszczół. Szybko metabolizowany, wykazuje krótki T1/2, ale dużą persystencję w środowisku. Wykazuje działanie odległe- mutagenne, karcynogenne. Inne związki: chlorten- mniej toksyczny, polichlorowany pinen.
Piretroidy i naturalne pyretryny: stosowane do zwalczania owadów, pasożytów, dezynsekcji po mieszczeń, też doglebowo e uprawach rolnych, ochronie magazynów. Dawniej stosowane do zwalczania pcheł, wszy również w postaci maści. Pyretryny są wyciągiem z koszyczków złocienia z rodzaju chrysanthemum, podrodzaj Pyrethrum, zawierającymi estry kwasu chryzantemowego i piretrowego (pyretryna, cineryna, jasmolina) i alkohole: piretrom, cinerol, jasmolon. Wykazują dużą skuteczność działania owadobójczego, jednak mają bardzo krótki okres półtrwania, stąd często mała przydatność. W latach 50 zaczęto produkcję syntetycznych piretroidów aby uzyskać formy o równie niskiej toksyczności ostrej.
Syntetyczne piretroidy: Estry kwasu chryzantemowego: aletryna(1949), tetrametryna(1964), resmetryna(1967), fenotryna(1971). Podstawienie rodnika fenoksybenzylowego doprowadziło do tego, że związki te są stałe i nie ulegają szybko rozkładowi pod wpływem temperatury i światła słonecznego. Estry kwasu winylocyklopropanokarboksylowego: permetryna(1973), cypermetryna(1975), deltametryna(1975). Dwie ostatnie mają grupę cyjanową. Estry kwasu chlorofenyloizowalerianowego: fenwalerat(1976)- ma rodnik fenoksybenzylowy i grupę cyjanową. Większość ma niską toksyczność ostrą. Insektycydy te są bardzo toksyczne dla ryb i skorupiaków wodnych. Są bardzo rozpuszczalne w tłuszczach, wchłaniają się wszystkimi drogami. Toksyczna dawka termalna jest 10xwiększa niż p.o. nie stwierdzono ich kumulacji w organizmie, stosunkowo szybko ulegają metabolizmowi i wydalaniu- cała dawka wydalana jest w ciągu kilku dni. Są bezpiecznymi insektycydami, wykazują nieznaczną toksyczność dla ptaków i ssaków a dużą toksyczność dla owadów i dużą specyficznością działania. Czasami dochodzi do pozostałości w tkankach (bardzo niewielkie), trzeba zwracać uwagę na wydzielanie do mleka nie powinny –u krów mlecznych i kur niosek.
Estry kwasu chryzantemowego: aletryna, tetrametryna, permetryna, fenotryna, resmetryna. Wpływają na przepuszczalność błon komórkowych prowadząc do przedłużenia czasu otwarcia kanałów dla Na: powoduje to wzrost szybkości narastania potencjału czynnościowego (30msek norma to 5msek) co prowadzi do wzrostu pobudliwości i spontanicznego generowania potencjałów czynnościowych. Działają na neurony czuciowe i mato neurony. Objawy: nadpobudliwość, wzrost agresywności, zaburzenia koordynacji, ataksja, drżenie mięśni, drgawki, napady skurczów kloniczno-tonicznych, paraliż, wyczerpanie, śpiączka.
Estry z grupą cyjanową: cypermetryna, deltametryna, fenwalerat. Doprowadzają one do przedłużenia otwarcia kanałów dla Na. Prowadzi to do zablokowania potencjałów czynnościowych. Przedłużenie otwarcia kanałów jest reakcją na bardzo silny bodziec, powoduje nadwrażliwość na bodźce zewn., które normalnie nie są tak odczuwane. Objawy: agresywność, drżenie mięśniowe, skurcze kloniczno-toniczne, ślinienie, gryzienie, wycie, dziwne ruchy.
Syntetyczne piretroidy: Zw. należące do obydwu grup są antagonistami GABA- zwiększają pobudliwość, oraz powodują otwarcie kanałów wapniowych i zmniejszenie napływu Ca do komórek, spadek siły Skórczu serca i mięśni. Wyst. też objawy skórne: alergie, podrażnienia, wysypka, przeczulica. Nie wykazują działań odległych, chodź ostatnie badania wykazały, że deltametryna może mieć działania teratogenne w bardzo wysokich dawkach. Terapia zatruć: brak specyficznych odtrutek, terapia tylko objawowa: węgiel i olej parafinowy, płukanie żołądka. Barbiturany lub benzodiazepiny, metakarbamol, atropina.
Insektycydy karbominianowe: estry kwasu karbominianowego: alifatyczne, aromatyczne i heterocykliczne. Są stosowane w sadownictwie, rolnictwie, leśnictwie do niszczenia ekto- i endopasożytów ludzi i zwierząt. Alifatyczne: aldikarb: olbrzymia toksyczność. Bardzo szeroko stosowany w uprawach ziemniaka- może się w nich kumulować i przechodzić do ujęć wodnych. Toksyczność p.o. dla Aldikarbu jest niższa niż termalna! Metabolizowany do sulfotlenki- 2x bardziej toksycznego. Tiofanoks: stosowany w rolnictwie. Metabolizowany do sulfotlenki- 2x bardziej toksycznego. Aromatyczne: karbaryl: (sewin, karbotex). DL50 szczur 500-800mg/kg Używany do zwalczania ektopasożytów, w postaci roztworu, aerozolu lub obroży. Silnie toksyczny dla pszczół i ryb. U psów wykazuje działania odległe- teratogenne. Proposkur: (baygon) DL50 90-130mg/kg. Stosowany w rolnictwie do dezynfekcji gospodarstw i domów. Izolan: DL50 23mg/kg, toksyczność dla samic zwierząt jest 2xwiększa.
Insektycydy fosforoorganiczne: podział na pochodne kwasu: Fosfonowego- sarin, soman, tabum, trichlorfon. Fosforowego- dichlorfas, merinfos, chlorfenvinfos, hal okson. Tiofosforowego- paration, chlorotion, diazynon, fenchlorfos, fention, bromofos. Ditiofosforowego- malation, dimetoat. Pirofosforowego- tepp. Pochodne kwasu fosfonowego: Trichlorfon (Neguvon)- IIklasa. Jako nieliczny rozpuszczalny w wodzie. Ma wyższe dawki toksyczne ok.0,5g/kg. Przechodzi do mleka zmienia jego smak i zapach ale po 10h się go nie stwierdza. Nie powinien być stosowany u zwierząt w ciąży gdyż powoduje zaburzenia OUN płodu. Bardzo szybko metabolizowany i wydalany. Sarin, soman, tabum- to gaz bojowy, dawki letalne <1mg/kg, działanie inhalacyjne. Pochodne kwasu fosforowego: Dichlorfos: tabletki, roztwór1%, obroże. Do tępienia much w pomieszczeniach. W preparatach wyst. z chlorkiem poliwinylu- wolniejsze uwalnianie dichlorfosu (50% po 18h)- wolniejsze wchłanianie ale stanowi to duże zagrożenie, bo 50% jest wydalane do środowiska- insektycyd uwalnia się z połączeń z żywicami i prowadzi do zatrucia zwierząt. Wolniejszy metabolizm. Przechodzi do jaj i mleka nie powinien być stosowany u kur niosek i krów mlecznych. Powoduje wyst. lekkich objawów wynikających ze wzrostu Ach- wymioty, biegunki. Halokson: (Haloks, Lokson) niska toksyczność ostra. Czasem stwierdza się działanie neurotoksyczne. Bardzo szybko metabolizowany i wydalany. Chlorfenvinson: płynny, DL50 dla szczura 20-40mg/kg. Stosowany do zwalczania ektopasożytów. Mevinfos: płyn o dużej lotności, DL50 szczur 5mg/kg, toksyczny dla ssaków, owadów- zagrożenie dla pszczół. Wykazuje działanie odległe- teratogenne. Pochodne kwasutiofosforowego: wszystkie są metabolizowane do analogów tlenowych (oksonów)o wyższej toksyczności. Fention (tiguvon): roztwór, pasta do smarowania. Nie powinien być stosowany u krów mlecznych- wysokie stężenie w mleku pozostaje przez 26dni a pozostałości są wykrywalne nawet po 50dniach.wykazuje niewielką kumulację. Fenchlorfos: DL50 szczur 6-15mg/kg. Szeroko stosowany. Teratogenny. Bromofos: DL50 szczur 3700-6100mg/kg. Stosowany przeciwko ektopasożytom. Wolno metabolizowany, ulega kumulacji, przechodzi do mleka. Chlorotion: DL50 szczur 1500-4000mg/kg, w miarę bezpieczny. Diazynon średnia toksyczność, DL50 szczur 100-200mg/kg. Jest znacznie wyższa dla innych gatunków. Do zwalczania much. Teratogenny. Pochodne kwasu ditiofosforowego: metabolizowane do oksonów. Dimetoat (caygon) szczur LD50 250mg/kg. Do zwalczania pasożytów. Malation wywołuje opóźnione działanie neurotoksyczne.
Insektycydy nieorganiczne: związki arsenu, fluoru, rtęci, selenu, cyjanki- 100lat temu jedyne insektycydy. Zieleń paryska- acetoarsenian miedzi. Ich toksyczność zależy od toksyczności metali i metaloidów. Czasem stosuje się kryolit zawierający fluor.
Herbicydy: Środki do zwalczania chwastów. Podział herbicydów: Totalne- niszczące wszystkie rośliny; Wybiórcze- niszczące określone gatunki roślin. Regulatory wzrostu- inhibitory stymulatory.
Herbicydy nieorganiczne: Chlorany: Na,K,Ca DL50 dla szczurów p.o. 1,2g/kg. Możliwość kumulacji. Stosowane szeroko jako defolianty, herbicydy totalne. Wchłaniają się bardzo szybko, rozp. w wodzie (wchłanianie głównie przez przewód pokarmowy) nie ulegają transformacji i dystrybucji- wydalane bardzo szybko w formie nie zmienionej (kilkadziesiąt minut). Mechanizm działania: doprowadzają do lokalnego działania drażniącego- wzrost perystaltyki jelit(biegunka), czasem wymioty, stany zapalne przewodu pokarmowego, nieżyt, ślinotok, bóle kolkowe, czerwonobrunatny kał. Borany: czteroboran Na: DL50 100-3500mg/kg. Wchłania się bardzo szybko z przewodu pokarmowego, może się wchłaniać przez nieuszkodzoną skórę. Początkowo w organizmie ulegają kumulacji (nerki, wątroba, jądra kości) kumulacja stosunkowo krótka- po 100-150h cała ilość zostaje wydalona. Mechanizm działania: bardzo silne działanie drażniące (śluzówka przewodu pokarmowego, skóra) bardzo szybko powstaje stan zapalny skóry; pojawiają się wymioty, biegunka, nadżerki. Po wchłonięciu pobudzenie OUN: Skórcze mięśni twarzy, kończyn i w końcu uogólnione. Powoduje odwodnienie komórek- wpływ na metabolizm komórkowy i równowagę wodno- mineralną powoduje ucieczkę K z komórek. Kumuluje się w nerkach- działanie nefrotoksyczne.
Klasy chemiczne herbicydów: pochodne kwasu chlorofenoksyoctowego- powszechnie stosowane, należą do III i IV klasy toksyczności. Stosowane w celach samobójczych. Mechanizm działania: działanie drażniące na skórę i przewód pokarmowy: ślinotok, utrata apetytu, wymioty. Po wchłonięciu- mechanizm niejasny- najprawdopodobniej powoduje wzrost przepuszczalności dla K- wpływ na OUN- sztywność i osłabienie, skurcze mięśni kloniczno-toniczne, depresja OUN, apatia i śpiączka. Zaburzenia ze strony układu krążenia: arytmia, migotanie komór. Dinitrofenole- bardzo toksyczne dla ssaków, pszczół i ryb, zaliczone do I i II klasy toksyczności. Wycofywane. Objawy zatrucia: nudności, zaburzenia żołądkowe, nudności niepokój, pocenie, wysoka temperatura, sinica, zapaść, śpiączka, zgon. Związki bispyrydylowe- stosowane parakwat i dikwat, zaliczone do II i III klasy toksyczności, szybko znikają z roślin i gleby, parakwat toksyczny dla pszczół i ryb, mechanizm działania toksycznego polega na tworzeniu wolnych rodników zapoczątkowujących niekontrolowane reakcje peroksydacji lipidów. Objawy zatrucia: śpiączka, zgon w wyniku uszkodzenia OUN i serca, przy mniejszych dawkach zaburzenia przewodu pokarmowego, wymioty, biegunka, uszkodzenia nerek, zmiany włókniste w płucach, kontakt skórny powoduje odczyny skórne, rumienie. Pochodne mocznika: najczęściej stosowane obok pochodnych kwasu chlorofenoksyoctowego, stosowane monuron i diuron, zaliczane do IV i V klasy toksyczności, mało toksyczne dla pszczół, znaczna toksyczność dla ryb, długi okres zalegania w glebie.
Fungicydy: Środki grzybobójcze, uniemożliwiające wzrost i rozmnażanie grzybów i grzybostatyczne, hamujące procesy rozwojowe grzybów. Stosowane głownie zapobiegawczo przed zakarzeniem, w ochronie roślin. Stosowane m.in. sole rtęci i ditiokarbaminiany oraz pochodne benzimidazolu.
Ditiokarbaminiany: w medycynie do leczenia grzybic i świerzbu, w przemyśle gumowym i rolnictwie. Działają powierzchniowo, wypierają związki metaloorganiczne. Należą do związków o małej toksyczności ostrej dla ssaków (IVklasa toksyczności). Wykazuje małą toksyczność naskórną, mogą powodować miejscowe podrażnienia i reakcje uczuleniowe. Mechanizm działania toksycznego związany jest z tworzeniem toksycznych metabolitów. Objawy zatrucia: bóle głowy wymioty, zaburzenia rytmu serca, trudności w oddychaniu, objawy uczuleniowe skórne, uszkodzenie wątroby, nasilenie objawów po spożyciu alkoholu, zgon. Objawy odległe: teratogenne, kancerogenne, mutagenne.
Pochodne benzimidazolu: benomyl, metylotiofanat, karbendazym. Działają układowo, na pow. oraz wewn. tkanek. Są mało toksyczne dla zwierząt stałocieplnych, zaliczane do V klasy toksyczności. Na zwierzętach wykazano działanie teratogenne i hepatotoksyczne.