TOKSYKOLOGIA PESTYCYDÓW
Andrzej Kunt
Wykład XIII
TOKSYKOLOGIA PESTYCYDÓW
Andrzej Kunt
Wykład XIII
Pestycydy (inne terminy: środki szkodnikobójcze, przeciwpasożytnicze,
środki ochrony roślin) należą do grupy związków chemicznych o dużej
sile działania toksycznego, które świadomie, chociaż pod kontrolą, są
wprowadzane do środowiska życia człowieka.
Postęp cywilizacyjno-techniczny, także w zakresie agrotechniki,
rozwiązał wiele problemów ekonomiczno-socjalnych. Niemniej jednak
prognozy światowych organizacji ds. rozwoju gospodarczego
wskazują, że w celu zapewnienia wyżywienia stale rosnącej populacji
ludzkiej stosowanie pestycydów jest nadal nieuniknioną
koniecznością.
Nazwa „pestycydy" pochodzi od słów pestis - szkodnik i cedeo -
niszczyć. W definicji Amerykańskiej Agencji ds. Ochrony Środowiska
(EPA) pestycyd jest to substancja lub mieszanina substancji
wykazująca zdolność niszczenia, odstraszania lub hamowania rozwoju
szkodników.
W rozwinięciu szczegółowym może to być czynnik fizyczny, chemiczny
lub biologiczny, który niszczy niepożądane formy roślinne, zwierzęce
oraz mikroorganizmy.
Wzrost naturalnego zagrożenia plonów przez szkodniki, przeludnienie i
niedożywienie na znacznym obszarze świata, związane z tym
zapotrzebowanie na żywność, plaga chorób przenoszonych przez
owady, gryzonie i ślimaki są najpoważniejszymi obecnie przyczynami
stosowania pestycydów.
W skali światowej przyniosło to niezaprzeczalne, wymierne liczbowo
korzyści doraźne i długofalowe wymienione dalej.
W dziedzinie ochrony zdrowia:
- likwidację lub znaczące ograniczenie występowania wielu chorób
zakaźnych, zwłaszcza w krajach rozwijających się, np. zimnicy, dżumy,
żółtej febry, filariozy, wirusowych zapaleń mózgu i innych,
- wzrost higieny życia osobistego i otoczenia najuboższej ludności, a
pośrednio np. zmniejszenie umieralności niemowląt.
W gospodarce rolnej i leśnej:
- wzrost plonów podstawowych zbóż w wyniku ochrony wschodów roślin
przed gryzoniami i ptakami,
- zmniejszenie masowych pomorów zwierząt i ptactwa, zwłaszcza w
gospodarstwach hodowlanych,
- zwiększenie przyrostu i jakości produkcji w hodowli mleka, mięsa, skóry.
W gospodarce materiałowej:
- zmniejszenie strat żywności dzięki ochronie magazynów i środków
transportu,
- ochronę i zwiększenie trwałości produktów przemysłowych i muzealnych
(drewno, papier, tekstylia itp.),
- przedłużenie czasu eksploatacji dróg, torów i lotnisk, głównie w wyniku
odchwaszczania.
Ponad czterdziestoletni okres powszechnego stosowania pestycydów -
fumigantów gleby, herbicydów, insektycydów - zrewolucjonizował
gospodarkę rolną. Przyniósł olbrzymie korzyści w produkcji weterynaryjnej
i ochronie zdrowia.
Według danych ŚOZ w latach 1982-1990 stosowano ponad 1000
aktywnych substancji używanych w ok. 60 000 preparatów jedno- i
wieloskładnikowych. Ich budowa chemiczna obejmuje proste związki
nieorganiczne, a także złożone wielopodstawnikowe połączenia
organiczne pierścieniowe i łańcuchowe. Wszystkie są truciznami.
Aktywność toksykodynamiczna jest zróżnicowana nawet wewnątrz
poszczególnych grup: od substancji o największej toksyczności do
praktycznie nieszkodliwych. Są produkowane na świecie w tysiącach ton.
Zamierzonym celem stosowania pestycydów jest niszczenie (zabijanie)
form życia niekorzystnych lub szkodliwych dla człowieka. Założeniem
idealnym jest pełna wybiórczość działania, tj. niszczące - toksyczne dla
niepożądanych form, nieszkodliwe dla człowieka i pożytecznych zwierząt,
owadów i roślin. W praktyce okazało się to nieosiągalne.
Zagrożenie bezpośrednie dla ludzi i zwierząt ze strony pestycydów
stanowią:
1. Zatrucia ostre: awaryjne zawodowe i środowiskowe, a także
omyłkowe i świadome.
2. Zatrucia przewlekłe: w wyniku kumulacji małych dawek pestycydów
w organizmie, a także kumulacji czynnościowej.
3. Skutki odległe:
a) genotoksyczne: mutagenne, teratogenne, rakotwórcze;
b) neurotoksyczne: ośrodkowe i obwodowe,
c) immunotoksyczne,
d) embriotoksyczne, upośledzenie rozrodu i rozwoju,
e) wpływ na gospodarkę hormonalną organizmu i przebieg procesów
enzymatycznych.
Zagrożenie dla ludzi i zwierząt
Okoliczności powstawania zatruć pestycydami i ich szkodliwe
działania są liczne i wynikają z powszechnego stosowania w różnych
dziedzinach pracy i życia człowieka. Mogą one być:
a) systematyczne - związane z pracą zawodową przy produkcji,
konfekcjonowaniu, transporcie; również przy stosowaniu przez
wyspecjalizowane ekipy w rolnictwie, akcjach sanitarnych i
przeciwepidemicznych,
b) okresowe - przy użytkowaniu indywidualnym w gospodarstwach
rolnych i domowych w wyniku niewłaściwego stosowania,
przechowywania czy omyłkowego spożycia,
c) przypadkowe - w wyniku niezamierzonego zetknięcia się z
pestycydami w różnych okolicznościach, np. rozlania lub omyłkowego
spożycia,
d) rozmyślne - po spożyciu lub podaniu w celach samobójczych lub
przestępczych.
Zapobieganie szkodliwościom ze strony pestycydów obejmuje 3 kierunki działania:
a) rozwijanie i przestrzeganie zasad „dobrej praktyki rolniczej",
b) stałą aktualizację i rozszerzanie przepisów prawnych,
c) badania doświadczalne.
Koncepcja „dobrej praktyki" rolniczej łączy wszystkie współzależne czynniki i
działania, które przy utrzymaniu dużej skuteczności szkodnikobójczej do minimum
zmniejszają zagrożenie dla zdrowia i środowiska. Założeniem ogólnym jest
stosowanie pestycydów wyłącznie w przypadkach niezbędnych. Poprzedzić je
powinno szczegółowe rozeznanie terenowe, określające zakres, sposób i rodzaj
związku zalecanego do stosowania.
Odrębne działania stanowią: właściwe oznakowanie preparatów z podkreśleniem
potencjalnego zagrożenia oraz informacją o postępowaniu w przypadku zatrucia, a
także przepisy określające sposoby transportu, składowania i dystrybucji. Trudny
problem stanowi wykorzystanie niezużytych preparatów, niszczenie lub
regeneracja opakowań oraz związków czynnych i postaci użytkowych wycofanych z
obrotu. Niewłaściwe postępowanie grozi ostrymi zatruciami dzieci i dorosłych,
skażeniem wód gruntowych i powietrza.
Zapobieganie zatruciom pestycydami i leczenie
zatruć
Znanych jest przynajmniej kilka klasyfikacji pestycydów, opartych na
zróżnicowanych kryteriach podziału, wynikających z odmiennych
celów i potrzeb, dla których były i są przeprowadzane. Najczęściej
spotykanymi są: podział w zależności od kierunku zastosowania i
sposobu działania, klasyfikacja chemiczna i klasyfikacja
toksykologiczna.
Choć klasyfikacja toksykologiczna wydaje się najistotniejsza dla
toksykologii, znajomość dwóch pozostałych jest potrzebna dla
określenia całości potencjalnych i rzeczywistych zagrożeń ze strony
pestycydów.
Podział pestycydów
I. Zoocydy - środki do zwalczania szkodników zwierzęcych:
1. Insektycydy - środki owadobójcze.
2. Akarycydy - do zwalczania roztoczy.
3. Nematocydy - do zwalczania nicieni.
4. Aficydy - do zwalczania mszyc.
5. Moluskocydy - do zwalczania ślimaków.
6. Rodentycydy - do zwalczania gryzoni.
7. Atraktanty - środki zwabiające.
8. Repelenty - środki odstraszające.
II. Bakteriocydy - środki do zwalczania bakterii.
III. Herbicydy - środki do zwalczania chwastów:
1. Totalne — niszczące wszystkie rośliny.
2. Wybiórcze - niszczące określone gatunki roślin.
3. Regulatory wzrostu: inhibitory, stymulatory.
IV. Fungicydy - środki do zwalczania grzybów.
Grupy główne dzielą się także według innych kryteriów. Na przykład w
grupie zoocydów podstawą podziału może być odmienny sposób działania
szkodnikobójczego, wyróżniający: środki kontaktowe, żołądkowe i duszące.
Podział pestycydów w zależności od kierunku
zastosowania
Zasady klasyfikacji środków ochrony roślin pod względem toksyczności ostrej
Klasyfikacja toksykologiczna
pestycydów
Klasa
toksyczności
dla człowieka i
jej określenie
Toksyczność
ostra doustna
LD
50
(mg/kg mc.)
Toksyczność
ostra skórna
LD
50
(szczur lub
królik) (mg/kg
mc.)
Toksyczność ostra
inhalacyjna LC
50
(szczur) (mg/dm
3
/4h)
S
Z
K
O
D
L
I
W
E
Bardzo
toksyczne
T+
<25
<50
< 0,25 aerozole
< 0,50 gazy i pary
Toksyczne
T
25 < LD
50
<
200
50 < ld
50
<
400
0,25 < LC
50
< 1 aerozole
0,50 < LC
50
< 2 gazy i
pary
Szkodliwe
Xn
200 < LD
50
<
2000
400 < LD
5
0 <
2000
1 < LC
50
< 5 aerozole
2 < lc
50
< 20 gazy i pary
Klasyfikacja pestycydów wg ŚOZ
LD
50
dla szczura ( w mg/kg masy ciała )
Klasa
doustnie
naskórnie
stałe*
ciekłe
stałe*
ciekłe
la Niezwykle
toksyczne
5 lub mniej
20 lub
mniej
10 lub mniej
40 lub mniej
Ib Bardzo
toksyczne
5-50
20-200
10-100
40-400
II Średnio
toksyczne
50-500
200-
2000
100-1000
400-4000
III Mało
toksyczne
ponad 500
ponad
2000
ponad 1000
ponad 4000
* Odnosi się do stanu fizycznego substancji czynnej lub użytkowej.
W Polsce zarejestrowanych jest ok. 1500 preparatów, w tym również
środki biologiczne, np. insektycydy, których substancją czynną są
kryształy zawierające bakterie Bacillus thuringiensis var. Kurstaki.
Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi corocznie wydaje listę środków
ochrony roślin zarejestrowanych w Polsce. Jedna substancja aktywna
może występować w postaci różnych produktów (formulacji) i może być
stosowana przez różnych producentów. Przykładowo herbicyd glifosad
występuje w 48 zarejestrowanych środkach.
Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dn. 5 III 2002 r. (DzU
Nr 24, poz. 250) określa szczegółowo zasady wydawania zezwoleń na
dopuszczenie środków ochrony roślin do obrotu i stosowania.
Schemat hamowania aktywności acetylocholinoesterazy przez
insektycyd fosforoorganiczny – diizopropylofluorofosforan (DFP)
Objawy rozwijają się w 3 kierunkach:
a) objawów muskarynowych, wynikających z nadpobudzenia
receptorów muskarynowych pozazwojowych nerwów cholinergicznych w
układzie oddechowym, przewodzie pokarmowym, sercu, nerkach,
gruczołach ślinowych, źrenicy i mięśniach,
b) objawów nikotynowych, spowodowanych nagromadzeniem
acetylocholiny w synapsach zwojów autonomicznych oraz płytkach
motorycznych mięśni szkieletowych,
c) objawów ośrodkowych, wynikających z bezpośredniego wpływu
nagromadzonej acetylocholiny na receptory cholinergiczne komórek
nerwowych.
W postaci średnio ciężkiej zatrucia obserwuje się nasilanie objawów
muskarynowych i wystąpienie objawów nikotynowych. Charakteryzuje je
uogólnione osłabienie, narastające zaburzenia widzenia, wydzielania
śliny, wymioty. Występuje biegunka. Pojawia się rzadkoskurcz,
hipertonia, drżenia mięśni twarzy, rąk i głowy. Narasta ogólne
pobudzenie. Występują trudności koordynacji ruchów. Pojawia się
uczucie lęku. W drugim etapie występuje oczopląs, ból w klatce
piersiowej i trudności w oddychaniu, sinica błon śluzowych, rzężenie przy
oddychaniu. Obserwowane zahamowanie aktywności esterazy wynosi
60-90%. Okres powrotu do zdrowia trwa 1-2 tygodnie.
Postać ciężką zatrucia charakteryzują objawy ze strony o.u.n.:
drgawki napadowe, przechodzące w uogólnione, zaburzenia
psychiczne, sinica, obrzęk płuc, śpiączka. Zahamowanie aktywności
acetylocholinoesterazy wynosi 90-100%. Stany takie najczęściej
kończą się zgonem. Bezpośrednią przyczyną zgonu jest porażenie
ośrodka oddechowego i uduszenie.
Diagnostyka zatruć oraz ocena narażenia zawodowego na działanie
insektycydów fosforoorganicznych opiera się na oznaczaniu
aktywności cholinoesteraz we krwi.
Zalecenia ŚOZ uwzględniają podane dalej kryteria oceny wyników testu
esterazowego i związane z tym postępowanie u osób stale pracujących
w kontakcie z insektycydami fosforoorganicznymi:
1. Każde indywidualnie stwierdzone zmniejszenie aktywności esterazy o
25% powinno być zweryfikowane.
2. Zmniejszenie aktywności o 12,5% u jednego pracownika zespołu jest
uznawane za rozrzut osobniczy. Stwierdzone u większości pracowników
wskazuje na „słabe narażenie" i wymaga ponowienia szkolenia BHP.
3. Zmniejszenie aktywności o 25% indywidualnie świadczy o
lekceważeniu przepisów BHP. Wykazane u większości pracowników lub
kilku zespołów wymaga kontroli warunków pracy i poprawności
instrukcji. Określone jest jako narażenie lekko średnie.
4. Zmniejszenie aktywności o 37,5% jest określone mianem średniego.
Stanowi ono zagrożenie zdrowia. Niezbędne jest poszukiwanie i
określenie przyczyn zwiększonego narażenia i ich likwidacja.
5. Zmniejszenie aktywności o 50% jest określone jako duże, groźne dla
zdrowia i życia, wynikające z wyraźnego błędu w organizacji pracy.
Pracownicy powinni być w tych przypadkach odsunięci od pracy z
insektycydami do czasu pełnego odtworzenia aktywności enzymu, tj.
na ok. 2 tygodnie. Należy ustalić przyczynę zwiększonego narażenia.
LECZENIE
atropina – objawy muskarynowe
oksymy (reaktywatory cholinoesteraz)
Serum-Cholinesterase – koncentrat liofilizowanej cholinoesterazy
surowicy krwi ludzkiej.
Dziękuję za uwagę