ГЛАВА 9. ПЕСТИЦИДЫ И ЖИВАЯ ПРИРОДА

Большинство проблем, связанных с экологическими последствиями широкомасштабного применения пестицидов, заключается в том, что практически все они являются ксенобиотиками (от греч. xenos – чужой и bios – жизнь), т.е. химическими веществами, чуждыми живой природе.

На пути создания видоспецифических пестицидов и их практического применения в обозримом будущем принципиально невозможно достичь крупных успехов. Каждый вид, численность которого подлежит регулированию, обитает вместе с сотнями видов, численность которых изменять нежелательно. Капуста, например, служит пищей 50 видам-фитофагам – видам, которые поедают капусту и могут быть названы «вредителями». В то же время этими «вредителями» питаются или на них паразитируют около 500 видов-энтомофагов, сдерживающих численность «вредителей». В агроценозе хлопчатника около 10 видов, повреждающих хлопчатник, но одновременно более 250 видов хищников и паразитов, сдерживающих численность «вредителей» [1].

Сейчас очевидно, что многочисленные изменения, которые производят современные пестициды в биогеоценозах, уничтожая широкий спектр организмов, не являющихся мишенями при их применении,- неотъемлемая и антиэкологическая характеристика действия любых ядохимикатов.

Поскольку нет (и не может быть) ни одного пестицида, который бы действовал исключительно на подавляемый вид, применение пестицидов оказывает катастрофическое влияние на биоразнообразие, сокращая число видов в биогеоценозах.

Вред, который приносят попавшие в биосферу пестициды, невозможно оценить в рублях или долларах. Речь идет о нарушении жизнеобеспечивающих систем биосферы, в первую очередь отравлении вод, изменении эволюционно сложившегося состава воздуха, деградации почв, отравлении человека (см. главу 10).

Очень часто в рассуждениях сторонников применения пестицидов звучит тезис: не следует волноваться по поводу действия современных пестицидов, поскольку они быстро разлагаются и не могут причинить вред живой природе. Это не так - последствия длительного действия даже очень небольших количеств пестицидов могут быть трагичными.

Еще одно страшное и недооцениваемое последствие применения пестицидов — нарушение биохимических процессов в живых организмах и в первую очередь нарушение работы эндокринной системы. Все эти процессы описываются в настоящей главе, которая начинается с описания биоаккумуляции пестицидов в экосистемах - явления, не менее важного для понимания биологического действия пестицидов, чем описанные в разделе 4.2.5 явления их биотрансформации и токсификации.

Важнейший аспект проблемы «пестициды и живая природа» - многообразие форм их влияния.

9.1. Биоаккумуляция пестицидов

Пестициды и продукты их трансформации, попавшие в окружающую среду, последовательно перемещаются по пищевым (трофическим) цепям. При этом может происходить многократное (до сотен тысяч и миллиона раз) нарастание их концентрации в живых организмах (биоаккумуляция).

Вследствие аккумуляции даже не обнаруживаемые современными методами контроля в воде, воздухе или почве пестициды и продукты их превращения могут стать весьма опасными для живых организмов. Так, из-за накопления в организме пестицидов объекты охоты и рыбной ловли могут оказаться вредными для здоровья человека. Такие факты были известны для водоплавающей дичи в США и для рыб в среднеазиатских и волжских водохранилищах [1].

Различные классы пестицидов подвержены биоаккумуляции в разной степени. Гидрофобные пестициды, в первую очередь ХОП, а также продукты их метаболизма концентрируются в жировых отложениях живых организмов. Водорастворимые пестициды и метаболиты относительно быстро выводятся из организмов и накапливаются в меньшей степени.

Степень накопления пестицидов в живых организмах определяется эффективностью двух процессов - поглощения и выведения. Для нашего рассмотрения особенно важны стойкие пестициды и метаболиты, у которых процесс поглощения в живых организмах преобладает над выведением. В этом случае коэффициенты биоаккумуляции (отношение концентрации пестицида или его метаболита в организме к концентрации в окружающей среде или в предыдущем звене пищевой цепи) могут оказаться очень большими.

После появления книги Р.Карсон Службой рыбы и дичи США было проведено обследование диких птиц и млекопитающих на содержание ХОП. Выявилась тревожная картина: в 22 штатах США и 3 провинциях Канады ДДТ был обнаружен у 75% особей (было исследовано 2300 животных), причем в очень больших количествах - от нескольких мг/кг до нескольких сотен мг/кг. Исследования, выполненные в других странах, привели к аналогичным результатам. В Англии ХОП были обнаружены у 53 видов птиц из 58 обследованных, у 4 видов млекопитающих из 8, у 4 видов рыб из 6 [577]. Изучение птиц и млекопитающих в различных населенных пунктах Нидерландов обнаружило столь же высокую их загрязненность ХОП [578].

Рассмотрим биоаккумуляцию отдельных стойких пестицидов.

Концентрирование в пищевых цепях инсектицида ДДТ давно стало очень серьезной проблемой. В каждом последующем звене цепи концентрация ДДТ возрастает примерно в 10 раз.

В модельном варианте, исследованном в водоеме на примере трофической цепи

ил ⇒ растения ⇒ мелкие организмы ⇒ рыбы ⇒ хищные рыбы,

последовательность роста концентрации ДДТ в отдельных звеньях выглядит следующим образом[36]:

• ДДТ-содержащий ил ……………………………………… х1,
• водные растения …………………………………………. х10,
• мелкий планктон…………………………………………..  х100,
• мелкие рыбы………………………………………………. х1000,
• крупные хищные рыбы ………………………………….   х10 000.

Обращаясь к российским примерам, укажем на данные докторской диссертации К.К.Врочинского, относящиеся ко второй половине 1960 гг. [299] (табл.9.1). Вряд ли они очень корректны, если учесть уровень аналитической техники тех лет (например, скорее всего завышена величина содержания ДДТ в воде, что влечет занижение коэффициента биоаккумуляции). Однако и эти результаты дают некоторое представление о концентрировании ДДТ и его метаболита ДДЭ в природных цепях рек Сибири.

Таблица 9.1. Среднее содержание ДДТ (мкг/кг) в экосистемах рек Ангары и Илима [299]

Другой пример касается озера Байкал, где, как предполагается, вода чище, чем в других водоемах. В этом случае коэффициент биоаккумуляции ДДТ в цепи

вода ⇒ зоопланктон ⇒ рыба ⇒ нерпа

превысил миллион (табл.9.2).

Таблица 9.2. Содержание ДДТ в звеньях экосистемы Байкала (данные 1989 г.) [542]

Объект	Концентрация пестицида, мкг/л (кг)			Коэффициент биоаккумуляции ДДТ (по отношению к воде)
	ДДТ	∑ДДТ	Гамма-ГХЦГ
Вода
У поверхности	0,003	0,008	0,010
На глубине 800 м	0,002	0,013	-
Планктон	6,0	14,8	5,0	х1850
Бентос	7,6	13,0	6,6	х1625
Омуль
Мышцы	6,5	21,5	3,3	х2687
Мозг	17,0	54,0	7,5	х6750
Нерпа, жир	4000	9200	60	х1150000

Подводя итог рассмотрению процессов биоаккумуляции, связанных с ДДТ, приведем табл.9.3., которая дает некоторое представление о масштабах накопления этого инсектицида в различных звеньях пищевой цепи по сравнению с природными средами.

По способности к биоконцентрированию ДДТ не исключение. То же относится к ряду других ХОП, в том числе ГХЦГ. Из воды он мигрирует по водным биологическим цепям, последовательно концентрируясь в каждом последующем звене [29]:

                                                                          ⇒   рыбоядные птицы,

                                                                         ⇑

вода ⇒ фитопланктон ⇒ зоопланктон ⇒ рыбы   ⇒  морские млекопитающие,

                                                                         ⇓

                                                                          ⇒   человек.

Миграция ГХЦГ, содержащегося в почве, проходит по наземным экологическим цепям [29]:

• почва ⇒ зерновые ⇒ грызуны ⇒ хищники,
• почва ⇒ земляные черви ⇒ птицы,
• почва ⇒ культурные растения ⇒ человек,
• почва ⇒ растительный корм ⇒ травоядные ⇒ человек.

Среди других ХОП отметим гептахлор, который накапливается в илах и гидробионтах (коэффициент накопления может достигать 1000 и более), а также попадает в другие живые организмы. При изучении причин гибели подвязочных змей рода Thamnophis на территориях Северной Америки, загрязненных гептахлором, выяснилось, что у погибших особей змей Thamnophis sauritus максимальное содержание гептахлора в тканях доходило до 18,5 мг/кг, а у выживших – не более 7,9 мг/кг [76]. Накапливается гептахлор и в молоке коров, поедавших загрязненный им корм [19].

Таблицу 9.3. Содержание ДДТ в природных объектах и живых организмах (по данным на 1994 г.) [56]

Объект	Содержание ДДТ, мг/кг (мг/л)
	Типичное	Предельные уровни
Атмосфера
Воздух	0,000004	0,003-0,0000561
Дождевая вода	0,002	1-0,000102
Атмосферная пыль	0,04	0,045
Гидросфера
Пресная вода	0,00001	1-0,000109
Морская вода	0,000001	0,000001
Планктон	0,0003	5
Водная флора	Нет данных	0,001-0,003
Водные беспозвоночные	0,001	0,14-151
Морская рыба	0,5	0,01-136
Пресноводная рыба	2,0	Нет данных
Водные млекопитающие	Нет данных	8,3-23,3
Хищные (рыбоядные) птицы	10,0	7,1-194
Водоплавающие птицы	Нет данных	0,10-100
Насекомоядные птицы	Нет данных	99,8
Яйца морских чаек	Нет данных	227
Суша
Почва сельскохозяйственных угодий	2,0	0-131
Необрабатываемые почвы	Нет данных	Нет данных
Беспозвоночные	4,0	0-40
Растения	0,05	Нет данных
Листья растений	Нет данных	179 (сухая масса)
Корни растений	Нет данных	0,9-3,2
Травоядные млекопитающие	0,5	Нет данных
Насекомоядные млекопитающие	0,05	0,01-126
Травоядные и насекомоядные птицы	2,0	0,16-55,6
Хищные млекопитающие	1,0	0,13-0,24
Хищные птицы	Нет данных	1,42-18,4

Поглощение ХОП из воды происходит в отдельных группах организмов по-разному. В фито- и зоопланктон ХОП поступают за счет поглощения из воды и неорганических микрочастиц. Рыбы получают ХОП не только из воды через жабры, но и с пищей.

ХОП особенно накапливаются в тканях с большими жировыми отложениями. В них замедлены процессы метаболизма и ХОП могут сохраняться здесь длительное время до израсходования жира [76].

Масштабы биоаккумуляции зависят и от состава экосистем. В табл.9.4 в качестве примера приведены данные изучения биоаккумуляции трех пестицидов, а также высокотоксичного диоксина 2,3,7,8-ТХДД (см. раздел 4.3.1) в одной из лососевых рыб в зависимости от наличия в водоеме личинок комаров.

Таблица 9.4. Коэффициент биоаккумуляции некоторых пестицидов и 2,3,7,8-ТХДД (мг/кг) в теле кижуча (Oncorhynchus kisutch) в разных условиях [91]

Для видов, связанных между собой отношениями «хищник-жертва», степень влияния токсиканта зависит от чувствительности к нему не только данного вида, но и других видов, которые контролируют его численность. Хищник, который поедает жертву, аккумулировавшую в своем организме пестициды, может погибнуть от вторичного (в такой ситуации) отравления ими. Например, наблюдалась гибель тритонов, которые питались головастиками, отравленными ХОП. Лягушки могут погибать в результате поедания отравленных гусениц [92].

Биоаккумуляция ХОП не обошла и людей – высшее звено трофической цепи. Об этом свидетельствуют данные биомониторинга некоторых регионов мира.

В табл.9.5 для примера приведены уровни накопления ряда ХОП в организме жителей северных регионов мира, включая Россию.

Таблица 9.5. Содержание ХОП в плазме крови жителей ряда северных регионов (по данным к 1997 г.) [94]

Страна	Концентрация ХОП в плазме крови, мкг/л
	ДДТ	Хлордан	ГХБ	Бета-ГХЦГ
Север Швеции	0,9	0,1	0,2	0,1
Север Норвегии	0,7	0,1	0,2	0,1
Север России
Никель	3,4	0,1	0,5	-
Салехард	0,7	0,5	0,4	-
Норильск	0,9	0,5	0,4	1,7

Данные табл.9.5 интересны и важны тем, что они наглядно показывают результат глобального загрязнения пестицидами. Никто не использовал эти пестициды в Арктике, и тем не менее они нашли путь попадания в организм людей. Примечательно, что в Российской Арктике концентрация пестицидов в крови людей оказывается в несколько раз (а в случае бета-ГХЦГ – в 170 раз) более высокой, чем в Швеции и Норвегии.

Официальный запрет ДДТ в СССР (1970 г.) практически не сказался на его содержании в организме женщин. В частности, как следует из кандидатской диссертации В.Ф.Демченко (1989 г.) [209], уровень содержания ДДТ и его производных в 1965-1981 гг. на Украине изменялся незначительно и составлял в среднем 3120 мкг/кг (разброс – от 520 до 14 160 мкг/кг). Среднее содержание суммы изомеров ГХЦГ составляло 780 мкг/кг (разброс - от 30 до 2140 мкг/кг), причем доля канцерогенных альфа- и бета-изомеров ГХЦГ составляла 90,9% и 2,5%, соответственно [209]. Табл.9.6 дает некоторое представление о величине загрязнения пестицидами людей в конце периода увлечения ХОП.

Таблица 9.6. Содержание ХОП в организме кормящих матерей г.Киева в 1981-1983 гг. [209]

ХОП	Концентрация ХОП
(метаболит)	Грудное молоко, мкг/л	Жировая ткань, мкг/кг	Кровь, мкг/л
П,n‘-ДДТ	7	743	62
ДДД	0,2	31	8
ДДЭ	22	2079	32
∑ДДТ	33	3125	127
Альфа-ГХЦГ	0,4	16	2
Гамма-ГХЦГ	0,3	32	8
Бета-ГХЦГ	7	727	10
∑ГХЦГ	8	781	25

В Узбекистане ситуация была аналогичной. При обследовании жителей Ташкента в 1980 гг. суммарные концентрации «запрещенного» ДДТ и разрешенного гамма-ГХЦГ в крови детей были близки между собой (0,60-49,57 и 0,53-50,70 мкг/л, соответственно) и такие же, как и у взрослых [209].

ХОП не составили исключения. Явление биоаккумуляции известно и для пестицидов ряда других классов. Некоторое представление об этом дает табл.9.7, которая суммирует соответствующие примеры биоаккумуляции пестицидов.

Таблица 9.7. Сводные данные по биоаккумуляции пестицидов некоторых типов [5, 76]

Пестицид		Организм	Коэффициент био-
Тип	Форма		акумуляции, макс.
ФОП	Лептофос	Солнечная рыба (Lepomis macrochirus)	х773
ФОП-ХОП	Дурсбан	Толстоголовый пимефалес (Pimephales promelas)	х1700
ХОП	ГХБ	Черноголовый пимефалес	х2100
	Эндрин	Толстоголовый пимефалес	х6800
	Дильдрин	Сом (Ictalurus sp.)	х1428
	Кепон	Карпозубик (Cyprinodon variegatus)	х7400
	Гептахлор	Ушастый окунь (Micropterus sp.)	х310
	ДДТ	Байкальская нерпа (Pusa sibirica) Толстоголовый пимефалес Устрица (Crassostrea virginica) Дафнии	х1115000   х133000 х70000 х9100
	ДДД	Фитопланктон Гагара (Gavia sp.)	х333 х179000
	ГХЦГ	Байкальская нерпа Кижуч (Oncorhynchus kisutch)	х6000 х2904

Подводя итог этому разделу, еще раз подчеркнем, что в результате биоаккумуляции пестицидов опасными для живых организмов оказываются не только высокие, но и исходно весьма низкие уровни загрязнения, в том числе уровни, близкие к фоновым. Истинный масштаб опасности, исходящей для всего живого от процесса биоаккумуляции пестицидов, еще не осознан.

« Назад

Оглавление

Вперед »