УДК 141.201.1:612.354:632.154+614.2

БАЗИСНЫЕ КРИТЕРИИ — ДСД И ФНП — ДЛЯ ОЦЕНКИ И УПРАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ "ПЕСТИЦИД—ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА—ЧЕЛОВЕК"

Е.И. Спыну, доктор мед. наук, профессор

Институт экогигиены и токсикологии им. Л.И. Медведя, Киев

SUMMARY. Structure analysis in system pesticide—environment—human revealed, that main dose loading of agrochemicals had detected in production of plant cultivation, cattle breeding and in fish.
Mathematical models are introduced to calculate factual pesticides loading (FPL), determination of hazard class according the FPL index, determination of hazard class according to the FPL and ADI indexes. The scheme of the pesticide management of the safe useful of pesticides is introduced too.

В истории мировой регламентации и управления поведением пестицидов в окружающей среде наибольший удельный вес занимает гигиена питания.

На рис. 1 представлена структура сложной многопараметрической, динамической системы с учетом основных взаимодействующих подсистем и факторов, определяющих уровень и длительность содержания пестицидов внутри каждого из блоков и пути миграции веществ между средами [5].

Установленные закономерности поведения пестицидов объясняются специфической особенностью применения препаратов, предусматривающей распыление веществ над полями, садами и водоемами, в силу чего создаются условия для взаимодействия многочисленных факторов — в результате остаточные количества пестицидов загрязняют природные среды и поступают в организм человека. Для оценки опасности этих ксенобиотиков были рассчитаны суммарные дозовые нагрузки пестицидов, поступающие в организм человека с пищей, водой и воздухом. Показано, что около 70% инсектицидов оседает на поверхности растений, 10–20% — поступает в воздух и 5–10% — в воду. При применении гербицидов — распределение иное.

С учетом указанных закономерностей в 60-тые годы впервые в СССР и в ряде стран мира были запрещены, в первую очередь для обработки продовольственных культур, ряд персистентных пестицидов. Речь идет о ДДТ и его метаболитах, хлорорганических соединениях диенового синтеза (адлдрин, дилдрин, эндрин, изодрин), резко ограничено применение препаратов ГХЦГ и ряда др.

В этой связи была сформулированы следующие основные направления работы:
- поиск единого количественного критерия оценки опасности пестицидов для человека, включающие многочисленные эффекты их негативного действия;
- интеграция в общую систему "ксенобиотик — здоровье" человека данных частных подсистем: "пестицид—растение", "пестицид—вода", "пестицид—почва", "пестицид—воздух";
- установление причинно-следственных связей между физико-химическими свойствами пестицидов, условиями их применения и негативным действием на здоровье человека как внутри каждой подсистемы, так и при миграции в сложной модели "пестицид—окружающая среда—здоровье человека";
- управление заданной системой в условиях взаимопереплетения многочисленных факторов в целях снижения дозовой нагрузки пестицида на организм человека.

В основу системного подхода положена всесторонняя оценка опасности пестицидов, базирующаяся на определении причинно-следственных связей между показателями, характеризующими состояние организма человека, условиями применения препаратов и окружающей среды [2].

Эта концепция особенно важна в гигиене питания, так как опасность пестицидов, в первую очередь, определяется реально накопленным остаточным количеством пестицидов в продукции животноводства, растениеводства и рыбе.

Пестициды поступают в продукты питания при миграции в цепи "почва—растения". Для некоторых культур (морковь) содержание хлорорганических агрохимикатов в растениях может на порядок величин превышать их количество в почве.

Анализ данных литературы позволяет считать, что пищевые продукты наиболее часто загрязнены хлорорганическими соединениями, а также фосфорсодержащими агрохимикатами, производными карбаминовой, тио- и дитиокарбаминовой кислот, некоторыми представителями отдельных групп гербицидов и др. В почвах обнаруживают пестициды различных химических групп: в основном те же, что и в продуктах растениеводства.

Для реализации системного принципа оценки опасности пестицидов были разработаны интегральные критерии, характеризующие опасность пестицида для организма человека; предложены показатели, отражающие связь между фактическим загрязнением пестицидами всех звеньев природной среды, допустимым его уровнем; установлены факторы, определяющие величину химической нагрузки на человека и намечены пути профилактики.

В этой связи были синтезированы интегральные критерии, отражающие негативное действие пестицидов на организм, позволяющие оценить опасность для человека реальной химической нагрузки при комплексном поступлении с пищей, водой и воздухом [3, 4].

Предлагается модель, отражающая величину фактической дозы пестицида и ДСД, что позволяет учесть и оценить опасность по токсикологическим критериям, а также реальное загрязнение объектов окружающей среды:

,     (1)

где ФНП — фактическая нагрузка пестицидом, ФСП — фактическое суточное комплексное поступление пестицида, мг/кг/чел в день, ДСД — допустимая суточная доза, мг/кг/чел в день.

Показатель ДСД комплексно отражает негативные действия самого пестицида, однако неполно характеризует опасность в реальных условиях применения препарата. Между тем, последнее составляет важную задачу исследования. Показано, что количество, составляющее дозовую нагрузку, может превышать величину препарата, определенную как безвредную в токсикологическом эксперименте. Это связано с тем, что имеет место накопление пестицида в конечных звеньях экологических цепей на один и даже несколько порядков величин большее по сравнению с подпороговой дозой, установленной в токсикологическом эксперименте.

Используемый в наших работах второй показатель — ФНП позволяет оценить опасность в заданном регионе.

Таким образом, предлагается рассчитывать ФНП пестицида (1) с учетом величины ДСД и реальной химической нагрузки при комплексном поступлении агрохимикатов в организм человека.

При расчете дозовой нагрузки принимается агравированный вариант, в соответствии с которым коэффициент деструкции в продуктах питания равен 0.

Формула для определения фактического поступления пестицида с продуктами питания рассчитывается с учетом уровней остаточных количеств препарата в заданном продукте и его доли в суточном пищевом рационе определенной группы населения, что отражает следующая модель:

,     (2)

где Д₁ — реальная суточная доза пестицида, поступающая в организм человека с продуктами питания, мг/человек, С_j — коцентрация препарата в j-м продукте, мг/кг, Q_j — количество j-го продукта в суточном пищевом рационе человека.

Для оценки предложенных критериев (ФСП, ДСД) были проведены многочисленные исследования, включающие токсикологический эксперимент, гигиенический аспект, а также эпидемиологические исследования, отражающие состояние здоровья населения в реальных условиях их применения.

Критерии ДСД И ФНП в ряде исследований проверены с этих позиций [6, 9 и др.]. Так, показано [6], что при использовании ряда пестицидов в условиях тепличного хозяйства (наблюдения на 1100 работающих) выявлены достоверные изменения в структуре заболеваемости с временной утратой трудоспособности. У работниц теплиц, по сравнению с контрольной группой, учащены заболевания центральной нервной системы (80,5% против 53,4% при р<0,05), патология сердечно-сосудистой системы регистрировалась в этой группе вдвое чаще, чем в контрольной (40,6% против 20,5% при р<0,05), в 2,5 раза увеличено число заболеваний пищеварительной системы, отмечено увеличение ряда других болезней. У работниц теплиц в большинстве случаев обнаружены изменения в цитоферментном спектре лимфоцитов, что автор трактует как свидетельство нарушения факторов иммунитета. Между тем, загрязнение воздуха рабочей зоны в большинстве проб не превышало ПДК.

Другая картина наблюдается при использовании ДСД и ФНП как критериев оценки опасности пестицидов. Сопоставление расчетного суммарного значения (ингаляционное, пероральное, перкутанное) величины среднесменных нагрузок для ряда пестицидов показало, что в период обработки имеет место превышение ДСД в 1,5–4 раза, индекс ФНП на уровне 1. Аналогичная зависимость отмечена в последующие дни (4–6 сутки) в период проведения работ по уходу за растениями и сбору урожая. Превышения ДСД составили: для Актелика — 17, Акреса — 42, Кельтана — 2,5, Пиримора — 15, Рипкорда — 2, Сумицидина — 7 раз. Величина ФНП — на уровне 1–1,4.

Показано, что в период обработки имеет место превышение ДСД в 1,0–4 раза. Эта же закономерность выявлена при проведении работ по уходу за растениями во время сбора урожая. Превышение ДСД для 6 пестицидов составили от 2 до 42 раз.

Выявлены нарушения в состоянии здоровья работающих на производстве ДДТ (сердечно-сосудистый, астеновегетативный, полиневритический, печеночный синдромы) при воздействии этого препарата, а также других хлорсодержащих соединений. Между тем концентрации этих веществ в воздухе рабочей зоны были только несколько выше их ПДК (уровень загрязнения в пределах 0,0009–0,0029 мг/л), тогда как сопоставление с ДСД показало десятикратное их превышение.

Для оценки опасности действия ряда пестицидов (ГХЦГ, Фозалон, Метафос, Цинеб и др.) были использованы критерии ДСД и ФНП [7]. При обработке виноградников на примере метилмеркаптофоса и метатиона показано, что при их содержании в воздухе рабочей зоны, не превышающем уровня ПДК, комплексное поступление было в 1,7—3,3 раза выше их ДСД. В ряде случаев у работающих отмечали достоверное угнетение активности холинэстеразы крови и нарушение ее изоферментного спектра. Аналогичная закономерность отмечена при поступлении в воздух свекловичных полей ГХЦГ.

При изучении состояния здоровья детей, проживающих в сельских местностях с интенсивным применением пестицидов [8], выявлены достоверные различия в заболеваемости детей опытной и контрольной групп. В опытной зоне, превышающей среднегодовой расход пестицидов в 112 раз по сравнению с контрольной, загрязненность остатками ХОП в десятки раз превышала суммарное среднесуточное и среднегодовое количество g-ГХЦГ+ДДТ+ДДЕ+ДДД, поступающее в организм с пищевым рационом, водой и воздухом. Показано, что общая заболеваемость детей в опытной зоне была достоверно выше, чем в контрольной. По отдельным возрастным группам наблюдали статистически достоверное увеличение заболеваемости органов пищеварения, нервной системы, органов чувств.

Установлено, что суммарные среднесуточные и среднегодовые дозы различных пестицидов, способные поступать в организм человека с пищевым рационом, питьевой водой и атмосферным воздухом, отражают состояние здоровья людей, проживающих на заданных территориях. При этом в ряде проб контролируемых сред остатки препаратов не превышали действующие нормативы.

Изучение поступления хлорсодержащих (ХОС) пестицидов, их метаболитов (ДДТ, ДДД, ГХЦГ, 2,4-Д, ТХАН) из объектов окружающей среды в организм человека, проживающего в лесостепной зоне Украины, показало, что имеет место накопление токсических остатков в пищевых продуктах, поступление их в атмосферный воздух и питьевую воду.

Суточное поступление индивидуальных ХОС в отдельных средах часто не превышало их ПДК, однако было в 2–10 раз выше ДСД для каждого вещества. Эти соединения обнаруживали в биосредах (кровь, моча) сельских жителей как в период уборки урожая, так и в зимнее время. Тревогу вызывает накопление ХОП, ТХФН и их метаболитов в молоке сельских работниц. Суточные поступления 2,4-Д, ГХЦГ и ДДТ с молоком матери в организм ребенка превышали ДСД для этих препаратов.

Таким образом, анализ предлагаемых интегрированных критериев (ДСД и ФНП) по материалам лабораторных и эпидемиологических исследований свидетельствует об опасности ряда пестицидов, тогда как остатки препаратов в разных средах не превышали действующих нормативов. Считаем целесообразным классифицировать вредное действие пестицидов по показателям ДСД и ФНП. Предлагается следующая модель для оценки опасности пестицидов по индексу ФНП:

,

где ФНП — фактическая нагрузка пестицида, ФСП — фактическое суточное поступление, ДСД — допустимая суточная доза.

Обобщение полученных данных позволяет считать дозовую нагрузку по индексу ФНП более 3 высокоопасной, на уровне 3–1 потенциально опасной, 0,9–0,5 малоопасной, менее 0,5 неопасной (табл. 1).

В тех случаях, когда нет информации для расчета ФНП, определенное суждение об опасности заданного пестицида можно получить, оценивая величину его ДСД (табл. 2)

Оценка характера негативного действия, установление причинно-следственных связей рассматриваемой сложной многопараметрической системы "пестицид—окружающая среда—человек" является фундаментом для определения принципов и путей управления с целью минимизации вредного действия пестицидов (рис. 2).

Основу профилактики составляют принятые во всем мире нормативы содержания пестицидов во всех объектах окружающей среды. Нами обосновываются и предлагаются также интегральные тесты оценки опасности по ДСД и ФНП.

Это существенно расширяет возможности управления, позволяя не допускать к использованию в стране тех пестицидов, которые согласно классификации (по интегральным показателям) следует отнести к высокоопасным, запретить их применение либо ограничивать использование на тех или иных объектах, культурах, условиях, определяющих дозовую нагрузку на человека, т.е. осуществлять перебор.

За прошедшие полстолетия критерий ДСД широко представлен в мировой литературе по гигиене и токсикологии пестицидов. Он включен в законодательные документы и в мировую практику, в Украине используется при контроле за применением пестицидов, гигиеническом нормировании и др.

На Украине действует ДСанПиН 8.8.1.2.3.4-000-2001, где отражены нормативы и регламенты для всех используемых в стране пестицидов и других регламентов в разных средах.

Второй критерий, ФНП, используется значительно реже. Между тем его применение позволяет судить о степени загрязнения объектов окружающей среды, о закономерностях и взаимосвязях между условиями применения и пестицидной нагрузки в той или иной подсистеме, в первую очередь, о продукции растениеводства и животноводства, в целом в природной среде. Выявление причинно-следственных связей и на этой основе определение рычагов управления обеспечивает безопасное использование пестицидов в реальных условиях применения ксенобиотиков. В этом видим злободневную научную и практическую задачу.

Литература
1. Медведь Л.И. Гигиена применения, токсикология пестицидов и клиника отравлений. —Киев: ВНИИГИНТОКС, 1970. —С. 465.
2. Проданчук М.Г, Спыну Е.И., Кравчук А.П., Баглей Е.А., Пилянкевич Е.А., Чайка Ю.Г. Принципы установления интегрального класса опасности ксенобиотиков // Современные проблемы токсикологии. —2003. —№4. —С. 4.
3. Спыну Е.И., Врочинский К.К., Антонович Е.А. Принципы гигиенического нормирования пестицидов во внешней среде // Общие вопросы промышленной токсикологи. —1967. —С. 93—95.
4. Спыну Е.И., Сова Р.Ю., Моложанова О.Г. Эколого-гигиеническая классификация пестицидов // Гигиена и санитария. —1989. —№2. —С. 23—26.
5. Спыну Е.И., Иванова Л.Н. Математическое прогнозирование и профилактика загрязнения окружающей среды пестицидами. —М.: Медицина, 1977. —168 с.
6. Зорьева Т.Д. Комплексная гигиеническая регламентация условий применения пестицидов в защищенном грунте: Дисс. на соискание ученой степени доктора медицинских наук. —Ростов-на-Дону, 1988. —350 с.
7. Болотный А.В. Гигиеническое обоснование регламентов систем применения пестицидов: Дисс. на соискание ученой степени доктора медицинских наук. —Киев, 1992. —300 с.
8. Байда Л.К. Состояние здоровья детей, проживающих в сельских местностях с интенсивным применением пестицидов. —Киев, 1981. —25 с.
9. Медовар А.М. Материалы к обоснованию допустимого остаточного количества Сайфос в продуктах питания // Вопросы питания. —1970. —№6.