6.1. Антропогенные БАВ и некоторые проблемы химического загрязнения биосферы

Точное число химических веществ, созданных человеком и выделенных из природных источников, неизвестно. Считается, что оно превышает 6 млн и возрастает ежегодно примерно на 5%; по некоторым оценкам, за неделю число известных химических соединений возрастает на 6000. Особенно быстро растет число новых синтезированных человеком соединений: только в США на 120 тыс. в год, в СССР - не менее чем на 40 тыс. в год [Баренбойм, Маленков, 1986]. На практике используется меньшее число соединений, например в США в 1978 г. использовалось (и могло попадать в окружающую среду) около 63 тыс. [Баренбойм, Маленков, 1986]. По другим оценкам, в списках коммерчески распространяемых соединений к началу 80-х годов числилось около 70 тыс. веществ, и ежегодно это число увеличивается более чем на 1 тыс. [Яблоков, Остроумов, 1985].

Многие из этих веществ обладают биологической активностью: проявляют мутагенные, канцерогенные (табл. 41), тератогенные свойства, нарушают те или иные структурно-функциональные системы клетки, в том числе генетические, мембранные, ферментнобелковые [Яблоков, Остроумов, 1983, 1985; см. также бюллетень "Человек и биосфера" БЕН АН СССР за 1978-1990 гг.].

Около 25 тыс. веществ считаются потенциальными канцерогенами. Сравнительно полные экологические и токсикологические испытания проведены лишь для нескольких тысяч веществ и для более чем 1500 веществ доказана их канцерогенность в тест-системах с животными.

Таблица 41. Примеры некоторых пестицидов, проявляющих нежелательные или опасные биологические (экологические) эффекты [Пилинская, 1986; Курдюков, 1982; и др.)

Обзор проблем химического загрязнения сделан во многих работах (например, [Врочинский и др., 1980; Connell, Miller, 1984; Moore, Ramamoorthy, 1984; Остроумов, 1986; и др.]). Среди приоритетных органических загрязняющих веществ - пестициды, галогенсодержащие вещества (в том числе Г1ХБ), нефть и нефтепродукты, ПАВ.

Особо остры проблемы химического загрязнения наземных и водных [Врочинский и др., 1980] экосистем пестицидами.

Пестициды являются примером БАВ, вносимых человеком в больших количествах в экосистемы (более 5 млн т в год) с целью регулирования численности видов, наносящих экономический ущерб. Мировой ассортимент пестицидов насчитывает около 1000 наименований (по действующим веществам); объем использования пестицидов за 1980-1985 гг. в мировом земледелии вырос на ~30% и в денежном выражении достигнет к 1990 г. (прогноз в ценах 1978 г.) около 15,32 млрд долл. [Мельников, 1987]. В СССР производство пестицидов выросло за 25 лет более чем в 10 раз [Мельников, 1987].

В 1990 г. предусмотрено довести выпуск химических средств защиты растений в СССР до 440-480 тыс. т [Мельников, 1987].

Вера в возможности пестицидов видна из того, что ежегодно испытаниям на пестицидную активность подвергается более 200 000 химических соединений [Мельников, 1987], а затраты на научные исследования по пестицидам в химической промышленности США выросли за 15 лет более чем в 11 раз, достигнув около 600 млн долл, в год. Для создания одного нового более эффективного фунгицида требуется испытывать до 80-100 тыс. химических соединений.

Американские фирмы готовы сейчас затрачивать на работы, связанные с созданием, испытанием и доведением до продажи одного нового пестицида, от 50 до 100 млн долл., из которых на изучение метаболизма, токсикологии, рецептуры и эффективности затрачивается 15-20 млн долл и еще 25-75 млн. долл.- на доведение продукта до уровня "manufacturing production status" [Sharp, 1987].

Пестициды заслуживают особого внимания именно в контексте тематики данной книги, поскольку предназначаемая им роль аналогична тем функциям, которые в биосфере несут рассмотренные выше экологические хеморегуляторы.

Представляется целесообразным глубже проанализировать последствия внесения пестицидов в биосферу и возможности замены пестицидов чисто токсического действия на природные хеморегуляторы пли вещества, имитирующие действие экологических хеморегуляторов (тенденция подобной замены де-факто завоевала право гражданства и прослеживается даже в современной классификации пестицидов, включающей в себя, например, аттрактанты и антифиданты) [Мельников, 1987].

Изучение практики применения пестицидов показало, что до организмов-мишеней (вредящих урожаю) во многих случаях доходит менее 0,001% (иногда лишь 0,0000001 %) внесенного инсектицида [Pimentel, Levitan, 1986].

Быстро развивается резистентность организмов-мишеней к различным пестицидам. Общее число резистентных видов составляет 500-600 и продолжает расти, по-видимому, более чем на десяток видов в год.

Таблица 42. Использование пестицидов в растениеводстве в некоторых регионах (но [Котляров, 1987; Остроумов, 1986; Бреев, 1982], с дополнениями)

Скорость развития резистентности возрастает по мере увеличения числа обработок пестицидами и объема вносимых ядохимикатов - в полном соответствии с законами микроэволюции.

Среднегодовое суммарное использование пестицидов в 70-х годах составляло (в килограммах действующего вещества на 1 га пашни) (Соколов, Соколова, 1980; см. [Остроумов, 1986]): в Грузинской ССР - 12,24; Узбекской ССР - 12,41; Республике Армении 12.87; Молдове - 13,23. Однако по новым данным в ряде регионов внесение пестицидов еще более выросло (табл. 42) и достигло, например, в Молдове 30-50 кг/га [Котляров, 1987]. До 25% внесенных ядохимикатов в результате смыва попадают в водоемы [Котляров, 1987].

Экологические и эколого-биохимические последствия внесения пестицидов рассмотрены во многих публикациях (например [Врочинский и др., 1980; Яблоков, Остроумов, 1983, 1985; Остроумов, 1986; и др.]). В СССР в 1985-1986 гг. было исследовано воздействие пестицидов на здоровье населения в девяти союзных республиках - РСФСР, УССР, УзССР, АзССР, Молдове, КиргССР. ТаджССР, Республике Армении, ТССР. В районах с интенсивным применением пестицидов у детей чаще диагностировались железо дефицитная анемия, активный туберкулез, вирусный гепатит, заболевания верхних дыхательных путей, нервной системы и др. Более высокой была мертворождаемость и заболеваемость новорожденных [Польченко и др., 1987]. На весьма обширном материале подтверждено существование не специфического воздействия остаточных количеств пестицидов и снижение под их влиянием резистентности организма.

Пестициды нередко вносятся в агроэкосистемы в составе технических препаратов, содержащих поверхностно-активные вещества (ПАВ), например ОП-7, ОП-Ю, алкилбензолсульфоиаты натрия, алкансульфонаты натрия, алкилсульфаты и др. [Мельников, 1987].

ПАВ попадают в биосферу и многими другими путями. Особенно интенсивно ПАВ загрязняют водные экосистемы. Общее производство ПАВ в мире составляет, по-видимому, около 10 млн т; только в США ежегодно производится более 2,5 млн т [Остроумов, 1986].

Показано негативное воздействие ПАВ на водоросли [Горюнова, Остроумов, 1986; Максимов и др., 1988; Остроумов, Максимов, 1988; Остроумов и др., 1988; Остроумов, Третьякова, 1989], на сосудистые растения [Горюнова, Остроумов, 1986; Максимов и др., 1986; Нагель и др., 1987; Остроумов и др., 1988; Остроумов, Третьякова, 1989], на бактерии и грибы (например, [Ставская, 1981]) и другие организмы.

Эти данные указывают на серьезность проблем загрязнения среды, в том числе водной, ПАВ, хотя в некоторых обстоятельных сводках роль ПАВ как поллютантов явно недооценивается [Moore, Ramamoorthy, 1984].

Совокупность имеющихся данных о различных органических загрязняющих веществах (см. [Hatliway, 1986; Yang, 1987], бюллетень "Человек и биосфера" БЕН АН СССР за 1978 - 1990 гг.) убедительно свидетельствуют о необходимости, во-первых, всемерного снижения внесения человеком поллютантов в окружающую среду и, во-вторых, разностороннего анализа реакций химического превращения ксенобиотиков вне и внутри организмов, поскольку от этих процессов могут зависеть персистентность, специфичность и биологическая активность ксенобиотиков.