ЛЕКЦІЯ 2

Основи агрономічної токсикології Поняття про отрути, отруєння, дозу, норму витрати,

концентрацію, експозицію

Токсикологія – це наука, яка вивчає отрути і їх дію на живі організми. Відрізняють такі види токсикології:

- медичну; - ветеринарну; - агрономічну.

Агрономічна токсикологія вивчає властивості пестицидів, що використовуються в с.-г., а також дію їх на шкідливі організми, на рослини, які захищають, біоценози, екологічні системи а також на людину і теплокровних тварин.

Отрута – це хімічна речовина, яка після потрапляння в організм викликає порушення його функцій, що нерідко закінчується смертю.

Отрута – поняття умовне, оскільки одна і та ж речовина для різних об'єктів і в різних умовах може бути отрутою або не бути єю, або може бути отруйним для одного організму і нетоксичним для іншого (Наприклад: соляна кислота знаходиться в шлунковому соку та сприяє кращому перетравленню їжі, але при потраплянні до крові викликає летальний кінець; синтетичні перетроїди отруєні для личинок, гусениць та не токсичні для рослин які ми захищаємо.

Властивість отруювати виявляється тільки при взаємодії отруйної речовини з шкідливим організмом і називається токсичністю. Токсичність – це здатність пестициду в малих кількостях порушувати нормальну життєдіяльність організму та викликає отруєння та його загибель.

Отруєння – це хворобливий стан, викликане отруєною речовиною і супроводжується порушеннями функцій організму.

Мірою токсичності є доза. ДОЗА – це кількість препарату, яке викликає отруєння організму, вимірюється в мг/кг.

Розрізняють такі дози:

• летальна (із смертельним результатом) „летум” - смерть;

• сублетальна (викликає порушення в організмі, але без смертельного результату);

• порогова (доза, яка викликає незначні, звично оборотні, зміни в організмі).

Токсичність отрут порівнюють шляхом зіставлення їх летальних доз для визначення частини піддослідних тварин (СД₅₀). СД₅₀ – це смертельна доза, що викликає загибель 50% піддослідних тварин.

Норма витрати – це кількість препарату або діючої речовини, яка витрачається на одиницю поверхні (на га або м²), або на одиницю маси (кг/т), або на одиницю об'єму (фуміганти г\м³), або норма витрати на окремий об'єкт (для обробки чайних або цитрусових кущів).

Концентрація – це вміст отрути в робочому складі. Виражається в %. Можна виражати в одиницях маси на одиницю об'єму.

Експозиція – це час контакту отрути зі шкідливим організмом. Звичайно визначається при газації (фумігації).

Проникнення отруйних речовин в клітину і дія їх

на елементи клітини

Клітина живого організму є первинним об'єктом дії отрути. Оболонки клітин мають сітчасту структуру і пронизані плазмодесмами, тому добре проникні для неорганічних і органічних речовин. Речовина, проходячи через оболонку клітини, взаємодіє з елементами клітинної оболонки. Ця взаємодія може носити характер: 1. Іонний обмін

2. Молекулярна адсорбція

3. Міцні сполуки з компонентами клітинної оболонки.

При цьому речовина концентрується або накопичується на внутрішніх стінках оболонки клітини. Але не всі речовини, які пройшли через оболонку потрапляють всередину клітини, в її протоплазму. На їх шляху стає біологічний бар'єр, який називається мембрана клітини. Мембрани клітин складаються, в основному, з молекул білків і володіють різною проникністю для отруйних речовин: одні пропускають, інші – затримують. Вважають, що отруйні речовини поступають у всередину клітини:

• пасивно (по градієнту концентрації або електрохімічних потенціалів);

• активно (за допомогою АТФ, тобто за рахунок енергії, яку виробляє клітина).

Мінеральні отрути проникають в клітку у вигляді іонів або недисоційованих молекул.

Органічні речовини проникають завжди у вигляді цілих молекул або так званих функціональних груп (аміногрупа, фенолова група і т.д.).

Вважають, практично всі мінеральні аніони і катіони проникають з різною швидкістю. Легко проникають K+, I-, NO3-, CNS-. Погано проникають Na+, Ba 2+, Ca 2+, Cl-, SO₄ 2-. У органічних речовин дуже легко проникають групи етилові; молекули, у яких дуже довгий вуглеводневий ланцюг. Дуже слабо проникають трисахариди (крохмаль).

Усередині клітки отрути змінюють рН середовища протоплазми, порушують функції білків. Саме небезпечне – інактивація білків, тому що ферменти (біокаталізатори) в основному складаються з білків. Припиняються процеси метаболізму.

Перетворення отрут в організмі

Після надходженняотрут в організм виникають захисні реакції. Вони проявляються:

1. У виведенні отрути з організму без змін. Це буває дуже рідко. Спостерігається у хлорорганічних сполук.

2. Відкладення отрути в тканинах (депонування отрути). У комах ця властивість в жировому тілі, у ссавців – в жирових клітинах.

3. Руйнування отрути до простіших сполук. Це відбувається найчастіше. При цьому отрути перетворюються на більш токсичні сполуки, або менш токсичні.

Перетворення отрут в організмі відбувається в результаті таких типів реакцій:

• реакції окислення;

• реакції відновлення;

• гідроліз;

• дегідрохлорування (відщеплювання HCI);

• кон'югація (утворення міцних зв'язків).

Звичайно перетворення отрут йде не по одному якому-небудь типу реакцій, а супроводжується цілим рядом різних реакцій.

Токсичність отрут для шкідливих організмів

і чинники, що її визначають

Токсичність – величина непостійна. Вона визначається цілим рядом чинників:

1. Властивості самих отрут;

2. Особливості шкідливих організмів;

3. Умови зовнішнього середовища.

1. Властивості отрут:

• хімічний склад речовини (наявність певного елементу);

• певна форма елементу;

• розчинність у воді.

2. Особливості шкідливих організмів:

• анатомо-морфологічна будова тіла шкідливого організму (наявність або відсутність хітинового покриву, волосків, воскового нальоту);

• фізіологічний стан шкідливого організму (ситі шкідливі організми більш стійкі до отрут);

• фази розвитку (у комах і кліщів менш токсичні у фазі яйця і лялечки, а личинкова стадія більш пошкоджені).

3. Умови зовнішнього середовища:

• сонячна радіація і пов'язана з нею дія температури. Більшість отрут проявляє високу токсичність при підвищених температурах. Наприклад, фосфорорганічні отрути не діють при температурі нижче +18⁰С. Є препарати, які не реагують на температуру. До них відноситься мідний купорос, бордоська рідина, залізний купорос;

• вологість ґрунту і повітря. Більшість препаратів токсична в суху погоду. Не можна застосовувати препарати перед дощем, у вологу погоду, після поливу, але деякі препарати майже не залежать від вологості. Наприклад, Карате, Талстар.

Стійкість шкідливих організмів до отрут

і шляхи її подолання

Розрізняють стійкість (резистентність) природну і придбану (специфічну).

Природна стійкість обумовлена природними даними шкідливого організму (біологічні і фізіологічні особливостями організму). Вона виявляється абсолютно незалежно від того, застосовували отрути чи ні. Природна стійкість може бути:

1. видова (стійкість одного виду шкідливих організмів до якоїсь отрути);

2. статева (залежить від статі), жіночі особини будь-яких організмів більш стійкі, ніж чоловічі);

3. фазова або стадійна (залежить від фази розвитку), у комах стійкішими є стадія яйця і лялечки, а дорослі особини і личинки менш стійкі до отрут. У грибів найбільша стійкість виявляється у фазі спор, найменш стійкі спори, що проростають. У бур'янів найбільша стійкість виявляється у насіння, найменша – у паростків;

4. вікова, найменш стійкі молоді організми, у личинок найбільша стійкість перед линькою, у бур'янів і інших шкідливих тварин стійкість підвищується з віком;

5. тимчасова (визначається часом року). Більшість шкідливих організмів більш стійка в кінці літа, восени; менш стійкі після зимівлі. У гризунів і комах найбільша стійкість – під час діапаузи (сплячки).

Специфічна або придбана стійкість виникає у шкідливих організмів при систематичному застосуванні одних і тих же або схожих по хімічному складу, будові препаратів. Специфічна стійкість з'являється тільки при взаємодії шкідливого організму з отрутою. Причини виникнення специфічної стійкості наступні:

1. відбір і адаптація шкідливих організмів до дії отрути;

2. застосування препаратів в знижених концентраціях із зниженими нормами витрати. При цьому найслабкіші особини гинуть від низької концентрації, але знаходяться особини, які виживають і дають стійке покоління.

Специфічна стійкість може бути:

1. індивідуальна – стійкість тільки до однієї якоїсь отрути;

2. групова – це стійкість шкідливого організму до групи отрут, схожих по складу, будові, механізму дії. Наприклад, більше 30 видів кліщів придбали стійкість до фосфорорганічних препаратів;

3. перехресна – це стійкість до отрут з різних хімічних груп. Вона виявляється дуже рідко. Причини прояву вивчені досить мало.

Шляхи подолання стійкості

1. Не застосовувати отрути в знижених концентраціях із зниженими нормами витрати.

2. Відмовлятися від систематичного застосування одного і того ж препарату або препаратів однієї хімічної групи, а застосовувати різні препарати з різних хімічних груп, тобто ввести отрутозміну.

3. Добавляти до складу препаратів сенергістів – це речовини, які посилюють дію препарату.

ЛЕКЦІЯ 3