87944

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВЕЩЕСТВАМИ, ПРИМЕНЯЕМЫМИ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ

Лекция

Экология и защита окружающей среды

Пестициды являются одним из компонентов, формирующих общую химическую нагрузку на здоровье человека, нанося вред природе, а значит, и условиям обитания человека, а также попадая в человеческий организм с продуктами питания.

Русский

2015-04-25

160.69 KB

13 чел.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВЕЩЕСТВАМИ, ПРИМЕНЯЕМЫМИ

В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ

Пестициды

Пестициды являются одним из компонентов, формирующих общую химическую нагрузку на здоровье человека, нанося вред природе, а значит, и условиям обитания человека, а также попадая в человеческий организм с продуктами питания.

Пестициды (ядохимикаты) – общее наименование всех химических соединений, которые применяют в сельском хозяйстве для защиты растений и животных от сорняков, вредителей и болезней (англ. pestis – паразиты, cide – уничтожать).

С точки зрения гигиены питания пестициды представляют интерес главным образом как наиболее вероятный неблагоприятный фактор окружающей среды. В связи с этим необходимо полное освобождение продуктов от пестицидов.

Современные исследования подтверждают, что пищевой путь поступления пестицидов в организм человека является основным. Поэтому в задачу гигиены питания входят изучение и разработка мероприятий по защите продуктов растительного и животного происхождения от загрязнения пестицидами, а также профилактика хронической интоксикации и других видов их неблагоприятного воздействия на здоровье населения.

В Российской Федерации ни один новый пестицид не может быть использован в сельскохозяйственной практике без специального разрешения Министерства здравоохранения. При Министерстве работает Комитет по изучению и регламентации применения пестицидов. Его функциями являются:

– координация научных исследований по изучению пестицидов, проводимых различными научными учреждениями;

– принятие решения о возможности внедрения в сельскохозяйственную практику новых пестицидов;

– апробация инструкций и санитарных правил, касающихся мероприятий по охране продуктов питания от загрязнения пестицидами;

– утверждение ПДК остаточных количеств пестицидов в продуктах питания.

К сожалению, контроль за разработкой и применением пестицидов в различных странах недостаточен. Так, в 1977 году в США средняя стоимость разработки одного пестицида составляла около 6,1 млн. долл., а период от синтеза пестицида до его внедрения в производство – около 8 лет. Разработчики стараются сэкономить время на биологических, медико-санитарных и экологических испытаниях препаратов. В результате подобной экономии времени и средств и выпущены тысячи не изученных наукой вредных химических соединений, которые, возможно, и обеспечивают какой-то краткосрочный положительный эффект в сельскохозяйственной отрасли.

В настоящее время в качестве пестицидов используется около 900 активных соединений, входящих в состав 60000 препаратов. Ими обрабатывается более 4 млрд. га земли. В России разрешено применение в сельском хозяйстве около 400 химических препаратов.

Классификация пестицидов

Несмотря на многообразие и большое число наименований пестициды можно систематизировать, исходя из их природы, токсичности и назначения.

1. По природе и химической структуре:

  1.  хлорорганические соединения (ХОС);
  2.  фосфороорганические соединения (ФОС);
  3.  карбаматы (производные карбаминовой, тио- и дитиокарбаминовой кислот);
  4.  ртутьорганические соединения (РОС);
  5.  медьсодержащие соединения; циан- и родансодержащие соединения; фторсодержащие соединения;
  6.  карбоновые кислоты и их производные; производные мочевины и гуанидина;
  7.  нитро- и хлорпроизводные фенола;
  8.  углеводороды, альдегиды и их производные;
  9.  гетероциклические соединения различных групп.

2. По токсичности (при поступлении в желудок):

  1.  сильнодействующие вещества – среднесмертельная доза (ЛД50) менее 50 мг/кг;
  2.  высокотоксичные вещества – ЛД50 50…200 мг/кг;
  3.  среднетоксичные вещества – ЛД50 200…1000 мг/кг;
  4.  малотоксичные вещества – ЛД50 более 1000 мг/кг.

Среднесмертельная доза (ЛД50) – количество вещества, вызывающего гибель 50 % использованных в опыте животных.

3. По кумуляции:

  1.  вещества, обладающие сверхкумуляцией, КК < 1;
  2.  вещества, обладающие выраженной кумуляцией, КК = 1…3;
  3.  вещества, обладающие умеренной кумуляцией, КК = 3…5;
  4.  вещества, обладающие слабо выраженной кумуляцией, КК > 5.

Коэффициент кумуляции (КК) – отношение суммарной дозы вещества, вызвавшей гибель 50 % подопытных животных при многократном введении, к дозе, вызвавшей гибель 50 % животных при однократном воздействии.

4. По стойкости (персистентности):

  1.  очень стойкие вещества – время разложения на нетоксичные компоненты составляет свыше 2 лет;
  2.  умеренно стойкие вещества – время разложения на нетоксичные компоненты до 6 мес.;
  3.  малостойкие вещества – время разложения на нетоксичные компоненты до 1 мес.

Стойкость пестицидов в окружающей среде оценивают подобно радиоактивным изотопам по периоду полураспада – времени, в течение которого концентрация пестицида сокращается вдвое (t0,5).

5. По назначению:

  1.  инсектициды (для истребления насекомых),
  2.  акарициды (для уничтожения клещей),
  3.  нематициды (для уничтожения круглых червей),
  4.  зооциды (для уничтожения грызунов),
  5.  фунгициды (для уничтожения грибов), репелленты (для отпугивания насекомых),
  6.  гербициды (для уничтожения сорняков),
  7.  бактерициды (для борьбы с бактериями и бактериальными болезнями растений),
  8.  дефолианты (для уничтожения листьев),
  9.  десиканты (для предуборочного подсушивания растений) и др.

За последние 20 лет мировое использование пестицидов претерпело существенные изменения. Развитые страны преимущественно используют гербициды, некоторые инсектициды и фунгициды. Развивающиеся страны применяют в основном инсектициды и фунгициды с высокой токсичностью. Наибольший расход пестицидов отмечен в Японии, Европе, США и Китае. В России, несмотря на существенное сокращение объемов агрохимикатов, отмечена тенденция к увеличению использования высокоактивных препаратов с низкими нормами расхода. Так, в Краснодарском крае за последние 10 лет наблюдалось снижение объемов и ассортимента пестицидов в 3 раза, а в Курской области за период 1994…2000 гг. ассортимент пестицидов увеличился на 34,4 % в основном из групп ХОС, ФОС и пиретроидов.

В табл. 1 приведена токсичность наиболее широко применяемых инсектицидов для рыб. Как видно из приведенных данных, токсичность хлор- и фосфорорганических соединений превосходит токсичность наиболее ядовитых соединений неорганической природы. Следует также отметить, что гидробионты, в первую очередь рыбы, менее устойчивы к пестицидам, чем млекопитающие. Устойчивость рыб к некоторым инсектицидам падает с возрастом.

Таблица 1

Токсичность некоторых инсектицидов для рыб

(ЛД50) через 48 часов

Препарат

Токсичность, мг/л

Для форели

Для щуки

Для зеркального

карпа

Эндрин

Эндосульфан

Дильдрин

Карбофос

Токсафен

ДДТ

Линдан

Альдрин

Диазинон

Хлортион

Гептахлор

Хлориндан

Хлорофос

Тиофос

Меркаптофос

Метилмеркаптофос

0,008

0,01

0,04

0,1

0,2

0,2

0,3

0,2

0,5

0,5

0,6

1,0

1,0

3,0

4,0

7,5

0,001

0,005

0,05

1,0

0,1

0,05

0,2

0,2

2,0

0,4

0,4

0,05

1,0

3,0

4,0

4,0

0,004

0,011

0,067

29,4

0,056

0,057

0,28

0,165

5,2

4,1

0,38

1,16

более 100,0

3,5

15,2

более 100,0

Пестициды, относящиеся к сильнодействующим и высокотоксичным веществам, представляют наибольшую опасность при поступлении в организм с пищевыми продуктами, так как могут наблюдаться острые отравления. Хронические отравления наблюдаются при кумуляции в организме стойких пестицидов, содержащихся в продуктах питания.

В санитарно-токсикологическом отношении наибольшую опасность представляют пестициды, обладающие одним или комплексом следующих свойств:

  1.  высокой токсичностью – ЛД50 менее 200 мг/кг;
  2.  высокой устойчивостью во внешней среде и длительной сохраняемостью в почве, воде и продуктах питания;
  3.  высокой токсичностью веществ, образующихся в результате распада (разложения) препарата во внешней среде под влияние метеорологических и др. факторов;
  4.  выраженными кумулятивными свойствами, способностью накапливаться в тканях и органах, достигая значительных концентраций;
  5.  длительным пребыванием в организме;
  6.  способностью выделения из организма через молоко лактирующих животных и кормящих матерей;
  7.  способностью образовывать стойкие масляные эмульсии и длительно сохраняться в этих эмульсиях при обработке последними плодов и других растительных продуктов, используемых в питании человека.

Особую опасность представляют пестициды, характеризующиеся «неблагоприятной триадой»:

1) высокой устойчивостью во внешней среде;

2) выраженными кумулятивными свойствами;

3) способностью выделяться с молоком лактирующих животных и кормящих матерей.

Патогенное действие пестицидов на организм человека, помимо острых, подострых и хронических отравлений, может проявляться побочными и отдаленными последствиями: генетическим влиянием (эмбриотоксическое, гонадотоксическое, мутагенное и тератогенное действие), снижением иммунитета, аллергенным, бластомогенным (образование доброкачественных опухолей) и канцерогенным действием.

С гигиенических позиций наиболее приемлемы те пестициды, которые, выполнив свое назначение, распадаются на безвредные компоненты под влиянием различных факторов внешней среды. Однако обеспечить применение только таких пестицидов пока не удается. В связи с этим используются пестициды, которые присутствуют в продуктах в виде остаточных количеств. В результате проведенных исследований установлено предельно допустимое остаточное содержание пестицидов в продуктах питания.

Краткая характеристика основных групп пестицидов

Хлорорганические соединения (ХОС)

ХОС широко применяют в качестве инсектицидов, акарицидов и фунгицидов для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур (зерновых, зернобобовых, овощных, плодовых), лесонасаждений, а также используются в медицинской и ветеринарной практике для уничтожения зоопаразитов и переносчиков заболеваний.

По химическому строению ХОС весьма разнообразны: галоидопроизводные многоядерных циклических углеводородов (ДДТ и его метаболиты), циклопарафинов (гексахлорциклогексан – ГХЦГ и его , , -изомеры), соединения диенового ряда (альдрин, дильдрин, гексахлорбутадиен – ГХБД, гептахлор, дилор), терпенов (полихлоркамфен – ПХК, полихлорпинен – ПХП), бензола и других соединений.

Все ХОС плохо растворяются в воде и хорошо в органических растворителях, маслах и жирах. Особенностью является их более высокая растворимость в пресной воде по сравнению с соленой – эффект «высаливания». В водоемах ХОС поглощаются частицами органических веществ и осадком, вследствие чего их свойства и локализация могут меняться в разных типах водоемов. В акваториях, загрязненных нефтью, возникает опасность концентрирования ХОС в пленке, растворимых фракциях и в донном осадке.

В Российской Федерации разрешены для применения следующие ХОС: гексахлорциклогексан (ГХЦГ) и его -изомер – линдан, гексахлорбутадиен (ГХБД), дилор, мезокс, полихлоркамфен (ПХК), тедион, каптан, тиодан и некоторые другие соединения. Запрещено использовать такие опасные пестициды, как альдрин, дильдрин, эндрин, галекрон, ДДТ. Однако ДДТ пока сохраняет свое значение в карантинных ситуациях.

ХОС характеризуются, как правило, средней и высокой токсичностью, отличаются выраженными кумулятивными свойствами, обладают способностью выделяться с молоком лактирующих животных и кормящих матерей. Они имеют сродство к жирам, в связи с чем, при поступлении в организм избирательно накапливаются в жировой ткани, достигая в ряде случаев значительных концентраций.

Некоторые ХОС, например ДДТ, имеют тенденцию накапливаться в живых организмах, причем их концентрация растет по мере по мере продвижения по пищевым цепям. Это явление называют эффектом биологического усиления. Примером биологически усиливающегося пестицида может служить ДДТ:

питающаяся рыбой птица   3…76 млн-1 ДДТ;

крупная рыба     1…2 млн-1 ДДТ;

мелкая рыба     0,2…1,2 млн-1 ДДТ;

планктон      0,04 млн-1 ДДТ;

вода       0,00005 млн-1 ДДТ.

Таким образом, ХОС накапливаются в гидробионтах и передаются по пищевой цепи, увеличиваясь примерно на порядок в каждом последующем звене. Организмы, находящиеся на вершинах пищевых цепей (например, человек и хищные птицы), поедают пищу, в которой ДДТ содержится в значительно более высоких концентрациях, чем в окружающей среде.

Механизм действия ХОС на рыб во многом сходен с их влиянием на теплокровных животных. Однако рыбы и другие водные организмы более чувствительны к ХОС, чем наземные животные. Особенно чувствительны водные ракообразные и насекомые, которых нередко используют для контроля загрязнения воды как индикаторные организмы.

В организм рыб ХОС поступают осмотически через жабры и через пищеварительный тракт с кормом. Интенсивность поглощения ХОС рыбами увеличивается при повышении температуры воды. ХОС концентрируются в гидробионтах в гораздо больших количествах, чем в окружающей среде (воде, грунте). В первую очередь ХОС накапливаются в органах и тканях, богатых жирами. У рыб их больше всего находят во внутреннем жире, головном мозге, желудочной и кишечной стенке, гонадах и печени, меньше – в жабрах, мышцах, почках и селезенке. С возрастом рыб отмечено увеличение концентрации ХОС. При метаболизме жиров во время голодания и миграции рыб, а также при стрессовых состояниях ХОС могут вызвать отравления рыб.

Хроническое отравление карпов ПХК и полидофеном наступает при концентрациях до 1/100 от ЛД50 (0,004 мг/л), кельтаном до 1/300 от ЛД50 (0,007 мг/л) и сопровождается гибелью 10…60 % рыб в течение 60…80 дней воздействия. Токсические концентрации для других препаратов не установлены. На основании изучения экспериментальных и природных токсикозов у погибших рыб обнаружены остатки некоторых ХОС (табл. 2). В органах рыб, перенесших отравление, остатки ПХК, полидофена и кельтана обнаруживаются до 50 дней, а в трупах рыб – до 8. При хранении погибших рыб в холодильнике они сохраняются в тканях около 4 мес.

Увеличилась опасность отравления людей рыбой и моллюсками, которые способны накапливать в своих тканях гораздо больше токсических веществ, нежели в воде. В связи с этим в ряде стран введены нормы остаточного содержания вредных веществ, но эти нормы в разных странах неодинаковы (табл. 3).

ХОС дольше всего живут в природной среде. Например, в почве ДДТ сохраняется 12 и более лет, ПХП и ПХК – до 0,5…2 лет, линдан и кельтан – до одного года. Коэффициент выноса ХОС из почвы с поверхностным стоком составляет для ДДТ 0,02…0,3 %, ГХЦГ – 0,06…   0,1 %, что соответствовало концентрации в воде 0,03…0,3 мкг/л. Длительная устойчивость пестицидов является основным фактором в процессе вторичного загрязнения, когда продукты питания, никогда не подвергавшиеся обработке пестицидами, тем не менее, их содержат.


Таблица 2

Содержание ХОС в органах рыб после отравления

Пестицид

Виды рыб

Органы

Остатки ХОС при

отравлении, мг/кг

остром

хроническом

ГХЦГ

(линдан)

Радужная

форель

Печень

Мышцы

11,7…14,6

2,3…3,5

ПХК

Карпы

(сеголетки)

Внутренние

органы

Мышцы

4,2…7,5

1,6…1,8

1,5…1,6

0,1…0,5

Полидофен

Карпы

(сеголетки)

Внутренние

органы

Мышцы

3,0…3,9

0,3…1,5

1,5

0,1…0,5

Кельтан

Карпы

(сеголетки)

Внутренние

органы

Мышцы

8…24

5,8

1,5…4,4

Тиодан

(эндосульфан)

Форель,

хариус

Карповые

Жабры

Печень

Мышцы

Рыба целиком

0,4…1,5

0,6…4,5

0,3…1,0

1,0…4,7

Таблица 3

Нормы содержания токсичных веществ в рыбе

Токсичные

вещества

ПДК в рыбе и

морепродуктах,

мг/кг

Страны, где введены ПДК

ДДТ и его метаболиты

2,0…5,0

Канада, Дания, ФРГ, Таиланд, Швеция, США

Алдрин, дилдрин

0,1…1,0

ФРГ, Таиланд, США, Швеция

Гексахлорбензол

0,2…0,5

ФРГ, Швеция

ГХЦГ

0,2…0,5

Исландия, Швеция

Хлорбензилат, камофос, мирекс, симазин

0,01

ФРГ

Данная проблема нашла свое отражение в «Стокгольмской конвенции о стойких органических соединениях», в которой, в частности, говорится о необходимости прекращения или ограничения производства, экспорта и использования стойких органических соединений (СОЗ), к числу которых относятся 12 веществ, содержащих в своей молекуле атомы хлора.

Установлено, что в большинстве случаев ХОС поступают в организм человека с продуктами растительного и животного происхождения (табл. 4).

Таблица 4

Годовое поступление пестицидов в организм человека

с продуктами питания

Компонент питания

Годовое

потребление, кг/чел.

Содержание остаточных

количеств, мкг/кг

Линдан

ДДТ

Рыба

Мясо

Молочные продукты

Растительные масла

Зерно и зерновые продукты

Овощи

Фрукты

9,56

68,42

107,39

11,1

85,2

144,8

71,5

7,3

6,1

17,4

26,8

6,6

4,9

6,0

30,5

14,1

15,7

-

9,4

4,6

20,4

Пестицидная нагрузка на человека в разных странах различна в зависимости от ассортимента потребляемых продуктов, принятой системы защиты растений и регламентирования остаточного количества пестицидов в пищевых продуктах. Допустимые остатки пестицидов в продуктах – это официально разрешенное количество остатков пестицидов в мг/кг того или иного продукта. Все приемы хранения, переработки и приготовления продуктов, как правило, способствуют уменьшению остатков пестицидов в пище.

По своим токсикологическим свойствам ХОС относятся к политропным ядам с преимущественным действием на центральную нервную систему и паренхиматозные ткани (печень, почки). При попадании в организм они оказывают психотропное и нейротоксическое (судорожное) действие, очевидно связанное с быстрым проникновением яда в жировую часть нервной ткани. Смертельная доза при приеме внутрь для взрослого человека составляет 30 г, для детей – 150 мг/кг массы тела.

ДДТ

Одним из старейших ХОС является токсичный жирорастворимый инсектицид ДДТ – [2,2,2-трихлор-1,1-бис(пара-хлорфенил)этана]. В разных странах он известен под разными названиями – ДДТ, гезарол, неоцид, дикофан и др.

ДДТ синтезирован в 1873 г., однако его инсектицидные свойства стали известны только в 1939 г. благодаря Паулю Мюллеру. За короткий срок ДДТ получил широкое распространение. Он стал самым известным и широко используемым химическим средством борьбы с насекомыми-вредителями и может быть отнесен к первым и самым старым «ветеранам» пестицидов.

Как уже было сказано, ДДТ служит примером биологически усиливающегося пестицида. Период полураспада ДДТ в умеренном климате составляет 2,5 года, в тропическом – 3…9 мес. Например, на юге Западной Сибири от 1 кг ДДТ, внесенного в почву, через 2,5 года останется 500 г, через 5 лет – 250 г, через 7,5 лет – 125 г, через 10 лет – 64 г.

Ежегодное в течение трех десятилетий применение ДДТ во все возрастающих масштабах привело к значительному накоплению его во внешней среде и резко повысило концентрацию этого пестицида в почве, воде, растительных и животных организмах, в том числе и в организме человека. Кроме того, попав в природу, ДДТ начал жить собственной жизнью, не подвластной контролю человека. ДДТ широко мигрирует по земному шару. Заметные количества его обнаружены в моллюсках, рыбах, птицах и тюленях Северного и Балтийского морей, а также в антарктических рыбах, птицах и ластоногих. Пингвины Антарктиды, например, содержат в своем теле ДДТ в концентрации              0,024 мг/кг.

Накопление ДДТ в фитопланктоне Мирового океана в крайне незначительных количествах существенно ингибирует процесс фотосинтеза. Последствия этого явления могут стать непредсказуемыми, так как фитопланктон производит около 70 % земного кислорода.

Многочисленными исследованиями установлено, что не менее     90 % ДДТ и его метаболитов поступает в организм человека пищевым путем. Основное поступление ДДТ происходит за счет продуктов животного происхождения – мяса, молочных продуктов и коровьего масла, яиц. Не свободны от наличия ДДТ и других ХОС и рыбы. По некоторым данным в суточном пищевом рационе человека содержится около 0,2 мг ДДТ. Среднее поступление ДДТ на 1 кг веса тела человека в Англии составляет 0,0018 мг, по данным ВОЗ – 0,01 мг.

В ходе проведенных Госсанэпиднадзором РФ в 2001 г. исследований показано, что ДДТ поступает в суточный рацион питания россиян со следующими продуктами: более 40 % – с колбасными изделиями, более 20 % – с фруктами, около 13 % – с картофелем, 5 % – с капустой.

С точки зрения гигиены питания большую опасность представляет загрязнение молока, используемого в питании различных групп населения, детей, стариков и больных. Наличие ДДТ в молоке приводит к стойкому его содержанию во всех молочных продуктах, полученных из этого молока. Особенно высокое количество ДДТ отмечено в молочных продуктах с высоким содержанием жира.

Одним из важных неблагоприятных свойств ДДТ является его способность выделяться с молоком кормящих матерей. В ряде случаев концентрация этого пестицида в женском молоке достигает заметных уровней. Исследованиями, проведенными в конце 60-х годов XX столетия в Швеции, установлено, что в грудном молоке женщин содержалось в среднем 0,117 мг/кг ДДТ и его метаболитов, в результате чего дети грудного возраста получали в день пестицидов на 70 % больше предельно допустимых уровней, установленных ФАО/ВОЗ. Изучение содержания ДДТ в грудном молоке 370 кормящих женщин, не имевших контакта с ДДТ, выявило наличие его в молоке 276 женщин (74,6 %) в среднем в количестве 0,1 мг/л. У этих женщин несколько чаще отмечались осложнения беременности. Имеются данные о проникновении ДДТ через плацентарный барьер и о неблагоприятном влиянии на репродуктивную функцию.

ДДТ обладает выраженной способностью кумулироваться в жировой ткани животных и людей. Так, в пробах подкожной жировой клетчатки у людей, непосредственно не контактировавших с ДДТ, последний был обнаружен  почти у всех обследованных в концентрации в среднем 4,33 мг/кг. Содержание ДДТ в жировой ткани людей, работавших непосредственно с пестицидом, составляло 8,4 мг/кг.

ДДТ обнаружен в жировой ткани и вегетарианцев и людей, употребляющих обычную смешанную пищу. Исследования, проведенные в Англии, показали, что содержание ДДТ в жировой ткани вегетарианцев составляет 2,3 мг/кг, а людей, питающихся смешанной пищей, –           4,9 мг/кг. Аналогичные данные получены и в США: в жировой ткани вегетарианцев обнаружено 5,2 мг/кг ДДТ, а людей, питающихся обычной пищей, – 10 мг/кг.

Население разных стран получает разное количество ДДТ. Например, взрослый житель Германии в среднем содержит в своем организме 4 мг ДДТ на 1 кг жира, житель США – примерно в 2,5 раза больше, прежде всего в жировой ткани таких органов, как печень, сердце, мозг.

Поступление в организм человека ХОС, в том числе и ДДТ, осуществляется в первую очередь с рыбой. Так, белорусскими учеными установлено наличие в образцах рыбы и морепродуктов, приобретенных для исследования в обычных магазинах, шести видов хлорорганических пестицидов, обладающих способностью к кумуляции в жировых тканях животных и человека. Наибольшую опасность представляли жирные виды рыбы (форель, семга и др.) по сравнению с менее жирными.

ПДК таких ХОС, как ДДТ и его метаболиты (ДДД, ДДЕ) в мясе, птице, яйце и продуктах их переработки не должны превышать              0,1 мг/кг. Остаточное содержание ДДТ в овощах и фруктах допускается в количестве 0,5 мг/кг. Во всех остальных продуктах питания ДДТ быть не должно. ПДК ДДТ в воздухе не должно превышать 0,1 мг/м3, в воде – 0,1 мг/л, допустимые остатки в почве – 1,0 мг/кг. ЛД50 составляет         200 мг/кг.

Учитывая негативное влияние ДДТ и его метаболитов на человека и окружающую среду, Швеция стала первой страной в мире, которая отказалась от использования ДДТ еще в 1970 г. В том же году Минздрав СССР запретил производство ДДТ. Когда в США концентрация ДДТ в молоке кормящих матерей в результате передачи этого вещества через пищевые цепи превысила в 4 раза предельно допустимый уровень, применение ДДТ было запрещено. Далее ДДТ был запрещен в Новой Зеландии, Венгрии, Дании, Финляндии и других странах. Однако не всегда запреты были полными и неограниченными. Например, в СССР вначале не могли полностью отказаться от использования ДДТ в борьбе с клещами – переносчиками таежного энцефалита, так как не было другого подходящего акарицида. Позднее ВОЗ разрешила применение ДДТ в беднейших развивающихся странах для борьбы с переносчиками малярии. До сих пор ДДТ используют в Австралии, Китае, Индии для опрыскивания садов. В то же время индийское правительство связывает новый подъем заболеваемости малярией в стране с запретом или ограничением на применение ДДТ.

Гексахлорциклогексан и его изомеры

Гексахлорциклогексан C6H6Cl6 (ГХЦГ) был открыт одновременно с ДДТ и получил широкое распространение в практике сельского хозяйства. ГХЦГ представляет собой смесь нескольких стереоизомеров. В чистом виде получено 8 изомеров этого вещества, но только -изомер, названный линданом, обладает выраженными инсектицидными свойствами. ГХЦГ слабо растворяется в воде, парафиновых и циклопарафиновых растворителях, хорошо – в спиртах, кетонах и эфирах; при повышенных температурах возгоняется, при этом часть препарата разлагается с образованием трихлорбензола и хлороводорода; хорошо сохраняется в почве.

ГХЦГ используется в сельском хозяйстве в качестве инсектицида для борьбы с вредителями зерновых культур, садов и лесных насаждений, с паразитами животных и т.д. Его применяют в виде дустов, смачивающихся порошков, концентратов эмульсий, дымовых шашек и др.

ГХЦГ обладает выраженными кумулятивными свойствами; длительно задерживается в органах и тканях организма, особенно в жировой ткани; выделяется с молоком лактирующих животных и кормящих матерей. Этот пестицид относится к токсичным соединениям кожнорезорбтивного действия: вызывает гиперемию кожи, отечность, появление пузырьков и пустул, раздражение конъюнктивы глаз.

ПДК ГХЦГ в мясе, птице, яйце и продуктах их переработки не должны превышать 0,1 мг/кг.

Линдан получил довольно широкое распространение в практике сельского хозяйства в качестве инсектицида даже более активного, чем ДДТ. Он обладает всеми свойствами, присущими ХОС, однако большинство отрицательных свойств у линдана выражено слабее, чем у ДДТ. При использовании линдана исключается опасность массивного накопления его в организме человека. Он сравнительно легко метаболизируется и удаляется из организма в течение двух недель. Не накапливается в жировой ткани животных и человека в значительных количествах. При систематическом использовании кормов, содержащих линдан, отмечается стойкое его выделение с молоком, однако с прекращением применения кормов сравнительно быстро прекращается и его выделение с молоком. Линдан выделяется с молоком и при обработке им кожных покровов коров с целью борьбы с паразитами. В почве линдан сохраняется менее продолжительное время, чем ДДТ, что обусловливает и меньшую степень накопления.

В пищевых продуктах линдан находится в небольших концентрациях в составе остаточных количеств пестицидов. Высокие концентрации этого препарата могут создаваться в высокожирных молочных продуктах (масло, сыры, сливки), а также в корнеплодах. Репа, свекла, морковь, картофель могут содержать остатки пестицида, ухудшающие органолептические показатели этих продуктов. Особо выделяется морковь, способная накапливать значительные количества линдана благодаря хорошей растворимости последнего в эфирном масле корнеплода.

Линдан обладает острой токсичностью в отношении теплокровных животных. Летальная доза его для человека при оральном поступлении составляет 150…200 мг/кг массы тела или 10…14 г для человека весом 70 кг.

Еще одним производным ГХЦГ является гексахлоран, который содержит 10…15 % инсектицидноактивного -изомера ГХЦГ. Гексахлоран обладает отрицательным свойством придавать обрабатываемым продуктам стойко удерживаемый неприятный затхлый запах и вкус. Кроме того, он высоко токсичен для млекопитающих: ЛД50 25…           200 мг/кг. В связи с этим применение гексахлорана регламентируется как с точки зрения его токсических свойств, так и по органолептическим показателям.

В продуктах животного происхождения (молоко, масло, яйца, мясо) наличие линдана и гексахлорана не допускается. В остальных продуктах допускается содержание линдана 2 мг/кг, гексахлорана –              1 мг/кг.

Другие представители ХОС

Широко используемыми и имеющими перспективу дальнейшего применения в практике сельского хозяйства являются целый ряд малотоксичных, но достаточно активных в инсектицидном отношении хлорорганических препаратов. К ним относятся пертан, метокисхлор – ЛД50 более 4000 мг/кг, эфирсульфонат (овотран) – ЛД50 2650 мг/кг, натриевая соль 2,4-Д – ЛД50 1400 мг/кг и др.

При выращивании люцерны, клевера и других культур применяют полихлоркамфен, тиодан (эндосульфон), в парниках и теплицах используют дихофол. Эти хлорорганические пестициды являются ядовитыми для птиц, особенно для мелких воробьиных.

Высокая токсичность характерна для препаратов диенового синтеза – алдрина, дилдрина, изодрина, хлордана, гептахлора и др. Применение этих препаратов строго регламентируется вплоть до полного их исключения из сельскохозяйственной практики. Согласно СанПиН 2.3.2.1078-01 в продуктах питания, особенно в продуктах для детей, не допускается наличие алдрина, гептахлора и др.

Фосфороорганические соединения (ФОС)

По сравнению с другими группами пестицидов фосфороорганические соединения (ФОС) нашли наиболее широкое применение. В группу ФОС входят вещества различного химического строения, в основе которых лежат эфиры кислот фосфора: октаметил, метафос, метилмеркаптофос, фосфамид (рогор), карбофос, хлорофос, трихлорметафос-3 и др.

ФОС широко применяются в сельском хозяйстве и в быту как ядохимикаты в качестве инсектицидов (уничтожение насекомых), акарицидов (уничтожение клещей), фунгицидов (средств для борьбы с возбудителями грибковых заболеваний у растений), гербицидов (уничтожение сорняков) и др. В быту ФОС применяют против насекомых, для обработки садовых участков и жилых помещений.

Важной особенностью ФОС является сравнительно невысокая токсичность, а в ряде случаев и полное отсутствие токсических свойств продуктов их распада. Это позволило допустить наличие во всех продуктах наличие во всех продуктах остаточных количеств соединений гидролиза таких высокотоксичных ФОС, как метафос.

Столь распространенные пестициды, как метафос и карбофос, распадаются значительно быстрее и практически уже через несколько дней после обработки почти полностью инактивируются.

ФОС менее устойчивы во внешней среде по сравнению с ХОС. Период полураспада многих из них составляет 2…5 дней. В организме животных и человека ФОС практически не накапливаются, так как обладают малыми кумулятивными свойствами. С молоком лактирующих животных они, как правило, не выделяются.

Неправильное хранение, применение в повышенных концентрациях, пренебрежение мерами защиты при работе с ФОС, случайное употребление внутрь – основные причины отравления этими ядохимикатами. В частности, смертельная доза карбофоса или хлорофоса при приеме внутрь – около 5 г.

Карбаматы

К группе карбаматов относятся дикрезил, севин, бетанал, карбин, ронит, тиллам, цинеб и др.

Карбаматы обладают широким спектром действия, высокой инсектицидной активностью и сравнительно небольшой устойчивостью во внешней среде. Вместе с тем имеются данные о некотором неблагоприятном действии карбаматов на организм: о канцерогенных и мутагенных свойствах цинеба, тератогенном действии севина, а также неблагоприятном действии некоторых карбаматов на репродуктивную функцию. Некоторые карбаматы являются метгемоглобинообразователями.

Наибольшее распространение из группы карбаматов получил севин – N-метилнафтилкарбамат. Являясь инсектицидом широкого спектра действия, Севин применяется для борьбы со многими вредителями полевых, садовых и огородных культур. Он эффективен также для борьбы с клещами – переносчиками болезней животных и является перспективным заменителем ДДТ, особенно на культурах, имеющих пищевое значение.

При производстве севина этот препарат попадает в сточные воды. Количество сточных вод на 1 т получаемого севина составляет около   62 м3. Возможность попадания севина в рыбохозяйственные водоемы как со сточными водами, так и с поверхностными стоками в результате использования его в качестве инсектицида вызывает необходимость изучения его влияния на гидробионты.

Острое отравление годовиков карпа севин вызывает при концентрации 28,5 мг/л. При концентрации 2,8 мг/л медианное время гибели составляет 19 дней; при концентрации 2,4 мг/л рыбы гибнут через         50 дней. Летальной концентрацией для окуней является 0,2 мг/л, для плотвы – 0,1 мг/л. Концентрация 1 мг/л токсична для большинства речных рыб; при концентрации 10 мг/л вся рыба гибнет в среднем через    18 ч. Севин обладает выраженными кумулятивными свойствами.

Клиническая картина отравления рыб севином характеризуется нервно-паралитическими явлениями, однако стадия возбуждения у рыб отсутствует, а наблюдается резкое угнетение, парезы, параличи. На внешние раздражители отмечается слабая реакция, рыба держится на поверхности воды и проявляет симптомы кислородной недостаточности.

Севин, попадая в организм рыб осмотическим путем через жабры и кожные покровы, избирательно локализуется в печени и особенно в почках. Эти органы следует брать для исследования при подозрении на отравление рыб севином.

Наличие севина в воде устанавливается простым методом, который можно применить в полевых условиях. При стоянии растворов, содержащих севин, на 3…4 день появляется сине-фиолетовая окраска, интенсивность которой зависит от исходной концентрации.

Ртутьорганические соединения (РОС)

Наиболее распространенные ртутьорганические соединения – гранозан и меркуран – используются в качестве сухих протравителей зерна. Действующим началом этих пестицидов является высокотоксичное производное ртути этилмеркурхлорид, содержащийся в каждом из них в количестве 2…2,5 %. Помимо высокой токсичности РОС отличаются значительной устойчивостью в окружающей среде, длительной сохраняемостью в продуктах питания и выраженными кумулятивными свойствами. В связи с высокой токсичностью названные препараты разрешается применять только при протравливании семенного зерна, используемого для посева. Использовать протравленное зерно с пищевой целью строго запрещается.

Воздействие пестицидов на здоровье человека

Пестициды имеют ряд особенностей, определяющих их потенциальную опасность для человека и живой природы. Это преднамеренное их внесение в окружающую среду, непредотвратимость циркуляции в ней, возможность контакта с ними больших масс населения, высокая биологическая активность, направленная на уничтожение вредных живых объектов.

Во многих странах мира широкое распространение получили отравления пестицидами. Так, по данным зарубежных авторов, около      10 % всех смертельных отравлений вызывается ими. По данным ООН ежегодно почти у 1 млн. человек регистрируют отравление пестицидами, из них около 40 тыс. человек погибают. Например, в Нидерландах доля острых отравлений, вызванных пестицидами, составила 10,7 %, в Австрии – 4 %, в США – 5,3 %, в бывшем СССР – 6,7 %.

Попадание яда в организм, приводящее к серьезным отравлениям, может быть связано с избыточным количеством применяемых агрохимикатов, нарушением санитарно-гигиенических правил при работе с пестицидами, небрежностью во время их хранения, перевозки и приготовления рабочих растворов. При этом опасности подвергаются не только лица, непосредственно работающие с пестицидами, но и потребители сельскохозяйственных продуктов, выращенных с применением ядохимикатов, а также все люди и животные, проживающие вблизи обрабатываемых территорий.

Опасность пестицидов для здоровья человека заключается не только в возможности острых отравлений, но главным образом в длительном воздействии незначительных их количеств. Даже малотоксичные пестициды, поступая в небольших количествах, но в течение длительного времени, могут накапливаться в организме и вызывать хроническое отравление. Длительное воздействие на организм человека химических раздражителей малой интенсивности может привести к снижению его сопротивляемости, повышению уровня заболеваемости, в том числе к росту аллергических реакций.

Проведенные в 1986…1987 гг. широкомасштабные эпидемиологические исследования воздействия пестицидов на здоровье населения Украины, Узбекистана, Азербайджана, Молдавии, Киргизии, Армении, Таджикистана и Северного Кавказа выявили статистически достоверную корреляцию между величиной территориальных нагрузок пестицидов и повышением уровня заболеваемости малокровием, туберкулезом, гепатитом, острыми инфекциями верхних дыхательных путей и др.

Многолетние исследования жителей Яхромской поймы Дмитровского района Московской области подтвердили связь между масштабами использования пестицидов и заболеваемостью местного населения такими группами заболеваний, как болезни органов дыхания, эндокринной системы, крови, нервной системы, вирусным гепатитом, туберкулезом, появлением врожденных аномалий и новообразований. Как указывают исследователи, большинство пестицидов являются метаболическими ядами и провоцируют также заболевания сердечнососудистой, пищеварительной, репродуктивной и других систем организма.

Получены данные о зависимости частоты осложнений при беременности и родах, а также мертворождаемости, самопроизвольных абортов, проявлений уродств и умственной отсталости детей от интенсивности применения пестицидов. Это подтверждают сведения о высокой частоте выкидышей и рождении детей с пороками развития во Вьетнаме, где во время войны американцы применяли сильнодействующий гербицид, и в Колумбии, где с самолетов опрыскивали обширные хлопковые и рисовые поля.

Особый интерес представляет судьба ДДТ в организме человека в связи со способностью данного пестицида накапливаться и длительно задерживаться в нем. Установлено, что ДДТ в организме не является стабильным и покоящимся. Он подвергается ряду превращений и постепенно распадается с образованием менее токсичных метаболитов: ДДЕ (2,2-дихлорэтилен), которого может образовываться до 50 % и более; ДДД [2,2-бис(хлорфенил)-1,1-дихлорэтан]; ДДУ (4,4-дихлор-дифенилуксусная кислота) и др. Мнения о токсическом проявлении действия пестицида разноречивы. Не установлено влияния ДДТ на продолжительность жизни, зависимости содержания данного пестицида в жировой ткани и причиной смерти. По данным Американского государственного онкологического института ДДТ не относится к канцерогенным препаратам. Он является в равной мере как паренхиматозным, так и нервным ядом, а также веществом, неблагоприятно действующим на состав крови и вызывающим гипохромию эритроцитов.

С точки зрения гигиены питания основное значение имеет влияние на здоровье человека поступление небольших количество ДДТ и его метаболитов в виде остаточных количеств в составе пищевых продуктов, приводящее к хронической интоксикации. Проявление хронической интоксикации ДДТ может протекать в виде следующих синдромов: астеновегетативного, полиневрического, сердечнососудистого и печеночного. При хронической интоксикации малыми дозами ДДТ могут возникать функциональные нарушения пищеварительной системы.

Благотворного влияния пестицидов на здоровье человека не выявлено.

Последствия применения пестицидов.

Снижение остаточного количества пестицидов

в пищевых продуктах

Наиболее высокий уровень применения пестицидов наблюдался в 50…60-е годы ХХ столетия. Исследования, проведенные в 60-е годы, показали, что в США более 97 % проб молока содержали ДДТ. На территории бывшего СССР в кормах для животных средний процент обнаружения ДДТ составил 30,3; при этом в 15,6 % продуктов животного происхождения (около 3000 проб) был обнаружен этот пестицид; в молоке процент обнаружения ДДТ составил 12, в сливочном масле – 17,2, в мясе – 16,1, в животном жире – 11,8. Наиболее загрязненными были куриные яйца. Загрязненными ГХЦГ оказались 18,1 % исследованных продуктов животного происхождения. В Украинской ССР ДДТ был обнаружен в 20…24 % исследованных проб молока и в 40…43 % проб масла, при этом содержание его в масле достигало 100 мг/кг. Основным источником являлся корм животных, в котором ДДТ обнаруживался в 50…70 % проб.

Важной причиной попадания пестицидов в продукты животноводства является обработка ими скота. Установлено, что после обработки крупного рогатого скота и птиц ФОС их остатки в крови, молоке, мясе и яйцах обнаруживались на протяжении 6 сут на уровне сотых и десятых долей мг/кг. При опрыскивании коз и овец 2 %-ной, а ягнят 0,5 %-ной эмульсией карбофоса препарат быстро проникал в организм и выделялся в течение недели. У лактирующих животных скорость появления пестицидов молоке и длительность их выделения колеблется от нескольких часов до 5…10 и более дней.

Запрещение ДДТ, исключение стойких ХОС из числа препаратов, которыми разрешено обрабатывать скот, и другие меры по регламентации применения ядохимикатов резко снизили загрязненность этими соединениями продуктов животноводства. Исследования в бывшем СССР показали, что Российской Федерации содержание пестицидов в 1980 г. снизилось по сравнению с 1975 г. по молочным продуктам с 5,9 до      2,5 %, по мясным продуктам – с 6,8 до 2,7 %; однако в отдельных районах СССР загрязнение продуктов животноводства было значительным – в пробах мяса и молока ДДТ обнаруживался в 68, а ГХЦГ – в 28 % исследований.

Наряду с загрязнением продуктов животноводства пестициды изменяют их качество.

После обработки коров 2 %-ным раствором хлорофоса или абата в количестве 250…200 мл на голову препараты обнаруживаются в крови и выделяются с молоком лактирующих животных в течение 3…5 дней.

В течение первых 7 сут после обработки изменяются органолептические свойства молока, снижается его пищевая ценность. В крови животных и молоке уменьшается содержание аскорбиновой кислоты (на 82 и 51 % соответственно) и каротина, существенно изменяется аминокислотный состав. Активность ацетилхолинэстеразы сыворотки крови в этот период угнетается на 50 %.

Обработка кормов хлорофосом также приводит к изменению аминокислотного состава белков крови и молока. Снижение содержания аминокислот в крови и мясе отмечается после обработки птицы и другими ФОС. В яйцах кур, обработанных ФОС, сокращается количество каротина и витамина С.

Таким образом, перечень неблагоприятных последствий широкого применения пестицидов значительно перекрывает преимущества от их применения, особенно учитывая, что применению пестицидов существуют альтернативы. Специалисты считают сегодня неэффективным применение пестицидов минимум по четырем причинам.

  1.  Пестициды накапливаются в живых организмах.
  2.  Продолжительность сохранения пестицидов в почве или на культурных растениях после обработки.
  3.  Способность вредителей становиться устойчивыми к пестицидам: пестициды перестают их убивать. Устойчивость организма к пестициду (резистентность) – биологическое свойство организма сопротивляться отравляющему действию пестицида, способность выживать и размножаться в присутствии химического вещества, которое ранее подавляло это развитие. Выявлена резистентность у 91 вида фитопатогенов к 40 фунгицидам, у 7 видов грызунов к ротентецидам, у более 50 видов сорных растений к гербицидам.
  4.  Пестициды основное влияние оказывают на почвенную биоту, то есть живые организмы почвы. С этой причиной столкнулись сравнительно недавно. Было установлено, что почвенные микроорганизмы адаптируются к пестицидам и начинают разрушать или использовать их или угнетаются и погибают. Выпадение отдельных таксономических групп микробиоценоза характеризует направленность действия химических соединений.

Пестициды поступают в организм человека в 95 % случаев с продуктами питания, в 4,7 % – с водой, около 0,3 % – с атмосферным воздухом и совсем незначительное количество – через кожу. Поэтому крайне важной является проблема снижения остаточного количества (ОК) пестицидов в продуктах растительного и животного происхождения.

Наметился стереотипный набор продуктов, в которых обнаруживается наиболее широкий спектр пестицидов. По количеству пестицидов приоритетное место в нем (по мере накопления) заняли картофель, лук репчатый, капуста белокочанная, томаты, огурцы, морковь, свекла, яблоки, виноград, пшеница, ячмень, рыба прудов и водохранилищ. Продукты животноводства загрязняются ядохимикатами при обработке молочного или убойного скота для борьбы с паразитами, а также через фураж или корма. Различные продукты содержат разные пестициды. Так, наиболее часто в зерне выявляют гексахлоран, хлорофос; в фумигированном зерне – дихлорэтан; в ягодах – ДДТ, карбофос; в капусте – ДДТ, гексахлоран, карбофос; в картофеле – гексахлоран; во фруктах – ДДТ, хлорофос, фосфамид, карбофос; в мясе, молоке и молочных продуктах – ДДТ, гексахлоран, хлорофос.

На эффективность снижения ОК пестицидов влияет характер распределения их в разных частях растения. Поскольку основное количество пестицидов концентрируется в кожуре плодов и овощей и на ее поверхности, снижение ОК пестицидов достигается мойкой и удалением наружных частей растений. Например, с удалением кожуры цитрусовых, яблок, груш, бананов, персиков и других плодов удаляется от 50 до 100 % пестицидов. Хорошие результаты достигаются при очистке картофеля, огурцов, томатов, удалении наружных листьев капусты.

ОК пестицидов в продуктах животноводства обнаруживается при скармливании животным загрязненных кормов, при обработке их пестицидами и, в меньшей степени, при попадании пестицидов из окружающей среды. Продукты животноводства – последнее звено пищевой цепи, по которой передаются пестициды. Значительное накопление пестицидов в продуктах животного происхождения обусловлено хорошей растворимостью ядохимикатов в жирах.

ОК пестицидов в мясе можно частично снизить термической обработкой. Наиболее эффективным в этом отношении является отваривание мяса в воде. При этом необходимо помнить о возможности перехода пестицидов в бульон, а также иметь в виду, что некоторые пестициды могут в процессе варки трансформироваться с образованием более токсичных соединений.

Особое место занимает проблема освобождения молока от ОК пестицидов. Тепловая обработка и молочнокислое брожение не обеспечивают полного удаления пестицидов. Наиболее эффективным методом оказалась сушка. В процессе сгущения и сушки обезжиренного молока стойкие ХОС удаляются почти полностью (до 95 %). Получаемое при этом сухое обезжиренное молоко может рассматриваться как продукт, свободный от пестицидов. Оно может служить хорошей основой для получения восстановленного молока и молочных продуктов. Что касается цельного молока, то в процессе его сушки удаляется не более 20…50 % пестицидов. Таким образом, уменьшение концентрации пестицидов в молочных продуктах возможно путем снижения жирности последних, поскольку стойкие пестициды в основном связаны с жиром молока и только незначительная часть их – с белком (около 4 %). В ряде стран производятся маложирные молочные продукты, например маложирное сливочное масло, в котором путем увеличения содержания влаги до 40 % и более жирность масла доводится до 50 % и меньших величин. Кроме того, снижение концентрации пестицидов в высокожирных молочных продуктах и сливочном масле может быть достигнуто при частичном замещении в них молочного жира растительными маслами.

При загрязнении пищевых продуктов пестицидами в растительном сырье в первую очередь следует определить наличие ФОС, в зерне и зернопродуктах – РОС, в мясе – мышьяка и ФОС. В том случае, если неизвестно, каким пестицидом загрязнены продукты, целесообразно применение групповых методов определения – по общему хлору или общему фосфору.

Возможность использования пищевых продуктов, загрязненных ФОС в количествах, превышающих ПДК, основано на том, что при действии высокой температуры эти препараты частично или полностью разрушаются, а во время механической обработки растений они могут быть смыты водой.

Из фруктов и ягод после предварительного мытья изготавливают варенье, повидло, сухофрукты. Если фрукты, особенно цитрусовые, содержат остаточные количества ФОС, превышающие допустимые в 3…    4 раза, то перед обработкой их освобождают от кожуры, которую нельзя использовать для приготовления напитков и заготовки цедры.

Овощи, загрязненные ФОС, нельзя использовать для жаренья с жиром и варки в подкисленной воде. Они могут быть использованы для консервирования с обязательной стерилизацией. Так как тиофос, хлорофос, метафос длительно сохраняются в кислой среде, то капусту и другие овощи не рекомендуется подвергать квашению и маринованию. Томаты с повышенным содержанием пестицидов предпочтительно перерабатывать в томат-пасту.

Зерно должно быть тщательно проверено, а затем подсортировано к чистому, чтобы довести ОК до допустимых норм. Однако перед реализацией оно должно быть повторно проверено. Зерно и мука могут быть использованы для выпечки хлебобулочных изделий.

Мясо, загрязненное ФОС с превышением ПДК в 3…4 раза, можно пускать на изготовление вареных колбас, технология производства которых требует высоких температур.

Молоко, содержащее хлорофос, должно быть прокипячено.

Кулинарная обработка рыбы может в значительной степени снизить содержание ФОС в пище. Наибольшее снижение их количества наблюдается в жареном филе и целых кусках, обжаренных без кожи.

Освобождение пищевых продуктов от остатков ХОС, превышающих допустимые уровни, очень затруднительно ввиду их устойчивости к высоким температурам и способности растворяться в жирах.

Фрукты и ягоды могут быть переработаны на сок и вина, при этом ХОС остаются в мезге, которую нельзя скармливать скоту. Из яблок и груш после очистки их от кожуры можно изготавливать варенье, повидло, сухофрукты.

Листовые овощи, зеленый лук, загрязненные ХОС, в питание употреблять нельзя. Нельзя использовать корнеплоды моркови для производства соков и консервов, предназначенных для детского и диетического питания; морковь может быть использована в качестве подсортировки к овощным или рыбным консервам, подлежащим стерилизации. Капусту белокочанную можно использовать после удаления 4…8 наружных листьев.

Зерно, в порядке исключения, допускается перерабатывать в муку, ХОС при этом остаются в отрубях. При сильном загрязнении зерно используется исключительно для технических целей (производство технического спирта, крахмала, клея) или в качестве посевного материала.

Молоко может быть переработано в обезжиренные продукты: творог, кефир, сухое молоко.

Мясо, загрязненное ХОС, небольшими партиями подсортировывают к сырью для колбасных изделий. Яйца куриные находят применение при производстве кондитерских изделий.

Некоторые ядохимикаты (ДДТ, альдрин, хлориндан, гранозан и др.) фактически не разрушаются при кулинарной обработке сырья. Так, ни брожение теста из муки, загрязненной гранозаном, ни последующая выпечка хлеба и сушка из него сухарей не снижают первоначального содержания этого пестицида в готовом изделии. Поэтому продукты, загрязненные РОС, употреблять в питание нельзя. Зерно и картофель, содержащие гранозан, могут быть использованы или как посевной материал, или для переработки на технические нужды (изготовление клея, технического спирта и др.).

Реализация продуктов питания, в которых содержание ОК пестицидов превышает ПДК, проводится, прежде всего, с учетом интересов здоровья людей. В связи с этим как бы ни был значителен экономический урон, при угрозе здоровью населения продукты, содержащие завышенные остатки пестицидов, не допускается использовать в питании населения. Разрешить употребление таких продуктов на корм животным может только ветеринарная служба, которая определяет процент добавления таких продуктов к корму, не содержащему пестицидов. Решение о технической переработке принимается с привлечением соответствующих специалистов.

К сожалению следует признать, что контроль за применением пестицидов в сельском хозяйстве ничтожно мал. В 1983 г. в СССР на       121 миллионах гектар посевных площадей было всего 69 контрольно-токсикологических лабораторий и станций защиты растений. Согласно отчетам, в 1983 г. был проведен выборочный контроль за остаточными количествами пестицидов в растениях всего лишь на 3,4 % обработанных пестицидами площадей. Всего же в СССР по данным 1988 г. контролировалось только 30 пестицидов из 400 разрешенных к применению, тогда как поставки пестицидов сельскому хозяйству составили     2,7 кг на душу населения.

В настоящее время меры, которые могут быть предприняты для снижения воздействия пестицидов на здоровье человека, можно подразделить на меры государственные и меры, которые может предпринимать каждый человек, осведомленный о потенциальных источниках и свойствах стойких органических загрязнителей.

Государственные меры дли минимизации и предотвращения воздействия на здоровье включают контроль за загрязнением продуктов питания и продовольственного сырья, питьевой воды, воды водоемов и почвы пестицидами, а также контроль за состоянием здоровья работающего во вредных условиях населения. Подобный контроль осуществляется органами государственного санитарного надзора, природоохранными службами и службами контроля продовольственного сырья и продуктов питания. В случае обнаружения остатков пестицидов выше предельно допустимых концентраций и невозможности избавиться от них в процессе кулинарной обработки, загрязненное продовольственное сырье и продукты питания изымаются из оборота и утилизируются.

В целях защиты здоровья людей, работающих во вредных условиях (например, сельскохозяйственных рабочих, контактирующих с пестицидами), проводятся периодические медицинские осмотры, которые позволяют выявить заболевания, связанные с характером труда.

Зачастую пестициды называют «отравой мирного значения», поскольку в отличие от боевых отравляющих веществ, хранящихся на секретных охраняемых складах в герметичных стальных оболочках, пестициды хранят в картонной, деревянной, полиэтиленовой таре на неохраняемых или плохо охраняемых складах и даже на открытых площадках. Академик РАН Я.Б. Данилевич подчеркивает, что «пестициды не меньшая угроза, чем боевые отравляющие вещества».

Регуляторы роста растений

Регуляторами роста растений (РРР) называют физиологически активные вещества биологического происхождения или синтезированные искусственно, воздействующие на интенсивность или направленность жизнедеятельности растений, позволяющие им более эффективно использовать факторы жизни, повышать урожай и улучшать или сохранять его качество.

Более полувека назад было установлено, что в растительном организме вырабатываются вещества, которые ведут себя подобно гормонам животных. Такие вещества назвали фитогормонами (от греч. рhyton – растение, hormao – двигаю, побуждаю) или эндогенными или природными РРР. Среди фитогормонов выделяют ауксины, гиббереллины, цитокинины, этилен, ингибиторы. Фитогормоны не представляют какой-либо опасности для человека, так как организм обладает всеми необходимыми механизмами для биотрансформации природных РРР.

Помимо природных известны экзогенные РРР, которые получают синтетическими ли микробиологическими методами. Синтетические РРР нашли широкое применение в растениеводстве, так как с их помощью можно управлять процессами жизнедеятельности и добиваться реализации возможностей, заложенных в растительном организме, но не проявившихся в конкретных условиях. Существует достаточно примеров, свидетельствующих о том, что их экономически выгодно использовать для регуляции прорастания различных сельскохозяйственных культур, формирования коротких стеблей пшеницы с целью предотвращения полегания растений и повышения их продуктивности, предупреждения преждевременной порчи продукции, создания возможности подбора оптимального срока хранения для максимального использования урожая сельскохозяйственных культур и др. Но следует помнить, что РРР ни в коей мере не заменяют собой известные агротехнические приемы. Их высокая эффективность, ускорение хода физиологических процессов и, следовательно, повышение продуктивности растений возможны лишь на высоком агротехническом фоне, обеспечивающем энергетические затраты на получение дополнительного урожая.

Для того чтобы применение синтетических РРР было эффективным, необходимо учитывать следующие факторы:

– химические регуляторы полезны лишь тогда, когда содержание фитогормонов по каким-либо причинам недостаточно высокое;

– введение их должно проводиться в той фазе роста растений, когда клетки, органы воспринимают их;

– действие РРР зависит от их концентрации: в низких концентрациях они являются стимуляторами, в высоких – ингибиторами;

– они особенно эффективны при недостаточном обеспечении водой и питательными веществами;

– необходим учет не только видовых, но и сортовых особенностей растительного организма, так как реакция их на РРР может быть различной.

Синтетическими или биологическими методами получены препараты, являющиеся аналогами фитогормонов, которые зачастую оказывают даже более сильное действие на растения, чем фитогормоны.

Среди синтетических РРР большую группу составляют препараты, не являющиеся аналогами фитогормонов. Они представлены гетероциклическими соединениями, содержащими атом азота в цикле; алифатическими карбоновыми кислотами; галоидонитросоединениями ароматического ряда, производными сульфонилмочевины и др.

В отличие от природных синтетические РРР могут оказывать вредное воздействие на организм человека как ксенобиотики. Вместе с тем степень опасности большинства РРР не изучена. Практически отсутствует информация о механизме действия РРР на растительные и животные организмы как с точки зрения интоксикации, так и с точки зрения стимулирования процессов жизнедеятельности. Имеются лишь единичные сведения о биологической активности производных сульфонилмочевины (гранстар, ленок, хардин и др.).

Известно, что ежегодно при хранении теряются огромные количества картофеля, корнеплодов, лука вследствие их прорастания. Так, общее количество ростков картофеля составляет 10…15 % первоначальной массы. Для своего роста ростки «забирают» воду и питательные вещества, в результате клубни усыхают, сморщиваются, теряют свое качество. К тому же в клубнях картофеля накапливается особое вещество – соланин, которое в повышенных концентрациях вредно для человека и животных.

В настоящее время для увеличения сроков хранения, уменьшения потерь воды и питательных веществ, задержки прорастания, повышения устойчивости к заболеваниям картофеля, свеклы, моркови, репы, лука и др. широкое применение получили такие синтетические РРР, как М-1 (метиловый эфир -нафтилуксусной кислоты), ГМК (гидразид малеиновой кислоты), гидрел. Так, обработка посевов сахарной свеклы и моркови за 12…15 дней до уборки растворами ГМК соответствующих концентраций позволяет продлить сроки хранения корнеплодов с 3 до 7 месяцев, сократить потери сахаристости на 20…25 %, сохранить питательную ценность. Но наряду с видимыми положительными результатами возможность негативного влияния этих препаратов связана с нарушением внутриклеточного обмена и образования токсичных соединений. Кроме того, остаточные количества РРР в продовольственном сырье и пищевых продуктах могут сами проявлять токсичные свойства. Потенциальная опасность РРР для человека усугубляется стойкостью этих соединений в окружающей среде и продуктах питания.

Следует также помнить о том, что установлены факты отрицательного действия ряда синтетических РРР на хромосомный и генетический аппарат растений, следовательно, и на их хозяйственные свойства. Во многих случаях эти эффекты носят необратимый характер.

Удобрения. Нитраты, нитриты, нитрозамины

Использование удобрений в сельском хозяйстве необходимо для управления плодородием почвы, повышения урожайности и пищевой ценности сельскохозяйственных культур.

В зависимости от химического состава удобрения подразделяют на азотные, фосфорные, калийные, известковые, микроудобрения, бактериальные, комплексные и др. Условно все удобрения можно разделить на минеральные и органические. Их использование связано с необходимостью пополнения потерь азота, калия, фосфора и других элементов, уносимых из почвы с урожаем.

Нарушение агротехники выращивания сельскохозяйственных культур может привести к чрезмерному накоплению удобрений в почве, растениях, а далее – к загрязнению продовольственного сырья и пищевых продуктов, оказывая тем самым токсическое действие на организм человека.

Нарушение гигиенических правил использования удобрений, особенно минеральных, приводит к избыточному накоплению отдельных элементов и их соединений в почве и растительном сырье, вызывая их загрязнение. Пример – накопление нитратов, нитритов и нитрозаминов при неконтролируемом применении азотных удобрений.

Токсикология нитратов и нитритов

Нитраты, нитриты и другие азотсодержащие соединения в настоящее время привлекают пристальное внимание гигиенистов, поскольку их доля в пищевых продуктах возрастает. Систематическое поступление этих соединений в организм человека чревато неблагоприятными сдвигами в жизнедеятельности и здоровье, возрастании риска онкологических заболеваний. Поэтому не подлежит сомнению, что содержание названных соединений в пище человека должно быть сведено к минимуму.

Нитраты входят в группу азотных удобрений, наибольшее распространение среди нитратов получили калийная селитра (нитрат калия) KNO3, чилийская селитра (нитрат натрия) NaNO3, кальциевая селитра (нитрат кальция) Ca(NO3)2, аммиачная селитра (нитрат аммония) NH4NO3. Нитраты не оказывают токсического действия на растения, поэтому и при избыточном использовании азотных удобрений урожай будет получен.

Нитраты являются естественным компонентом пищевых продуктов растительного происхождения. Однако растения способны накапливать значительные количества нитратов по целому ряду причин.

1. Содержание нитратов в растительных продуктах определяется количеством вносимых азотных удобрений. Если овощи выращены без дополнительного внесения азотных удобрений, содержание в них нитратов будет примерно следующим (мг/кг): салат – 2900, капуста – 100, картофель – 20. При избытке азота в почве наибольшее количество нитратов (мг/кг) накапливается в шпинате (до 6900), свекле (до 5000), салате (до 4400), редисе (до 3500); наименьшее количество нитратов при таких условиях выращивания накапливается в томатах.

2. Когда растениям не хватает воды и света, они аккумулируют большое количество нитратов. Причиной повышенного содержания нитратов в овощах, выращенных под пленкой или в теплицах при большой загущенности посева, является недостаток света, поэтому овощи с повышенной склонностью аккумулировать нитраты не следует выращивать в затемненных местах. Недостаток воды и пониженные температуры оказывают аналогичное действие, приводя к увеличению количества нитратов в растительной продукции. Накопление нитратов связано с низкой активностью фермента нитратредуктазы НАДФН (табл. 6).

Таблица 6

Допустимые уровни содержания нитратов в растительных продуктах,

мг /кг, не более

Наименование продукта

Условия выращивания

Открытый грунт

Закрытый грунт

Картофель

Капуста белокочанная

     ранняя (до 1.09)

     поздняя

Морковь

     ранняя (до 1.09)

     поздняя

Томаты

Огурцы

Свекла столовая

Лук репчатый

Лук-перо

Листовые овощи: салат, шпинат

Дыня

Арбузы

Перец сладкий

Кабачки

250

900

500

400

250

150

150

1400

80

600

2000

90

60

200

400

300

400

800

3000

400

400

3. Некоторые пестициды, например гербицид 2,4-Д, усиливают накопление нитратов в 10…20 раз.

4. На концентрацию нитратов в растениях оказывают влияние сроки уборки урожая. Так, увеличение продолжительности вегетационного периода приводит к снижению нитратов в овощах: в молодых растениях нитратов на 50…70 % больше, чем во взрослых. Например, в неспелом перце содержание нитратов составляет 210…230 мг/кг, а в спелом – 23…40 мг/кг. Листовые овощи лучше убирать в вечерние часы, когда содержание нитратов в них на 30…40 % ниже, чем в утренние. Кроме того, содержание нитратов возрастает ближе к корню. Например, в листьях белокочанной капусты нитратов на 60…70 % меньше, чем в кочерыге; в листьях салата их на 40…50 % меньше, чем в листовых черенках.

Таким образом, способность растений аккумулировать нитраты в значительной степени зависит от видов и сортов сельскохозяйственных культур, способов и условий их выращивания и подкормки, состава почвы и других факторов.

Нитраты сами по себе не обладают выраженной токсичностью. Они быстро выделяются из организма с мочой, стимулируя диурез. В течение 8 ч с мочой выделяется 42…90 % введенных нитратов (90 % у молодых и 50 % у пожилых людей), остальное их количество остается в организме.

Тем не менее, нитраты следует относить к малотоксичным соединениям. При определенных условиях часть нитратов может восстанавливаться до более токсичных нитритов, что служит главной причиной острой интоксикации – нитратно-нитритной метгемоглобинемии:

  1.  в организме человека нитриты из нитратов образуются в пищеварительном тракте (ротовая полость, желудок, кишечник). Концентрация нитратов в слюне пропорциональна их количеству, потребляемому с пищей. Проникая вместе с пищей, нитраты под воздействием микрофлоры ротовой полости восстанавливаются до нитритов. В слюне человека обычно содержится 1…10 мг/л нитритов. После потребления       100 мг нитратов концентрация нитритов в слюне возрастает примерно на 15…20 мг/л. В зависимости от рН среды ЖКТ, микрофлоры желудка, кишечника и пищевых продуктов часть нитратов восстанавливается до нитритов. Например, нитрозирующие свойства хорошо выражены у      50 % штаммов кишечной палочки, выделяемых из ЖКТ человека. Низкая кислотность желудочного сока у детей раннего грудного возраста или у взрослых, страдающих гипоацидным гастритом, может способствовать накоплению нитратредуцирующей микрофлоры;
  2.  при транспортировке, хранении и переработке сырья и продуктов питания может происходить микробиологическое восстановление нитратов до нитритов под воздействием ферментов нитритредуктаз, поэтому крайне нежелательно хранить готовые овощные блюда, содержащие нитраты, при повышенной температуре в течение длительного времени.

По данным ФАО/ВОЗ, ЛД50 нитратов для крыс при пероральном введении составляет 3236 мг/кг массы тела. Организм человека в 10…   30 раз чувствительнее к нитратам, чем организм лабораторных животных. При случайном приеме внутрь 1…4 г нитратов отмечались острые явления интоксикации, доза 8 г может оказаться смертельной, а доза 13…14 г, или примерно 233 мг/кг массы тела, обычно смертельна.

Человек относительно легко переносит дозу в 150…200 мг нитратов в сутки, 500 мг считается предельно допустимой дозой, а                600 мг/сут. – токсичная для взрослого человека доза. ДСД нитратов для взрослого человека составляет 300…325 мг.

ПДК нитратов в питьевой воде составляет 45 мг/л или 10 мг нитратного азота в 1 л. Уже через 2…3 ч приема воды с нитратами в крови наблюдается наивысшее содержание метгемоглобина. Если учитывать потребление питьевой воды в размере 2 л в сутки, то на долю ДСП через пищевые продукты приходится 210 мг нитратов (300 – 452 = 210).

Основным источником поступления нитратов в организм человека являются растительные продукты, в частности овощи (табл. 7).

Механизм токсического действия нитритов на организм человека заключается в их взаимодействии с гемоглобином крови и проявляется в форме метгемоглобинемии. Нитриты, поступая в кровь, взаимодействуют с гемоглобином, окисляя двухвалентное железо, в результате чего образуется нитрозогемоглобин, трансформирующийся в метгемоглобин и частично в сульфгемоглобин. В результате гемоглобин, имеющий красную окраску, превращается в метгемоглобин, который имеет темно-коричневую окраску и блокирует центры переноса кислорода.

Таким образом, в патогенезе острой нитритной интоксикации основную роль играет трансформация гемоглобина в метгемоглобин, неспособный осуществлять обратимое связывание кислорода. Установлено, что 1 мг нитрита может перевести в метгемоглобин около 2000 мг гемоглобина. В крови возрастает содержание молочной кислоты, холестерина, лейкоцитов, снижается количество белка. Вследствие уменьшения кислородной емкости крови развивается клиническая картина гипоксии.

Пороговой дозой нитрит-иона, вызывающей достоверное повышение концентрации метгемоглобина в крови человека, является примерно 0,05 мг/кг массы тела. При нормальном физиологическом состоянии в организме образуется примерно 2 % метгемоглобина. При содержании в крови 6…7 % метгемоглобина может отмечаться бессимптомный цианоз, при 30 % и более – симптомы острой интоксикации (головокружение, головная боль, одышка, тахикардия, слабость, цианоз), а при 50 % и более возникает опасность для жизни.

Токсичность нитритов зависит как от дозы, так и так и от способности организма с помощью метгемоглобинредуктазы, находящейся в эритроцитах, восстанавливать образовавшийся метгемоглобин снова в гемоглобин.


Таблица 7

Содержание нитратов в сырье и пищевых продуктах

(в пересчете на нитрат-ион)

Продукты

Мг/кг

Продукты

Мг/кг

Овощи:

свекла

репа

редис

редька

капуста:

 свежая ранняя

 свежая поздняя

 квашеная

картофель

морковь поздняя

огурцы:

 закрытый грунт

 открытый грунт

 соленые

кабачки

брюква

перец сладкий

томаты

баклажаны

лук репчатый

лук перо

укроп

салат латук

петрушка

сельдерей

шпинат

кинза

щавель

чеснок листовой

дыня

арбуз

тыква

топинамбур

Рыба свежая:

 речная

 морская

Зерно и продукты из

зерна:

 пшеницы мягкой

 пшеницы твердой

мука пшеничная

39…7771

82…5429

41…4527

98…2731

509…1010

14…3467

46…320

4…1218

15…900

67…765

48…258

83…120

291…672

95…2951

10…517

3…365

42…284

0…150

71…1486

30…4074

30…2256

388…2022

701…968

621…2417

520…1240

53…875

52…139

3…120

6…94

14…410

12…18

3,0…43

14,0…21

1,2…15

1,1…8,4

2,5…19

Консервы:

мясорастительные

для детского питания:

 плодоовощные

 плодово-ягодные

 овощные с добавкой др. компонентов

Вода питьевая

Фрукты и ягоды:

яблоки

груши

слива

хурма

облепиха

клюква

черника

брусника

рябина черноплодная

Молочные продукты:

молоко:

 пастеризованное

 сухое цельное

кисломолочные

продукты

творожные изделия

сыры

Мясные продукты:

говядина свежая

свинина

мясо куриное

сосиски

колбасы:

 Московская

 Докторская

Хлеб:

свежий

высушенный

Макаронные изделия

Соки

консервированные:

плодовые и ягодные

натуральные

плодово-овощные

овощные

47…320

41…320

0…41

66…340

0…13

2,7…55

1,5…6,5

2,5…3,1

2,9…4,3

1,9…2,5

2,5…3,3

2,6…4,0

3,1…4,5

2,6…3,0

1,1…14

1,0…35

0,5…6,0

1,5…6,5

1,5…20

0…4,0

1,4…5,4

2,1…4,0

2.5…3,9

2,1…8,9

2,4…5,8

1,9…6,7

0,9…8,1

1,5…7,7

0…56

29…64

10…108


Особенно чувствительны к действию нитратов и нитритов маленькие дети. Чем меньше возраст грудных детей, тем тяжелее протекает нитритная интоксикация, так как у них частично или полностью отсутствует в эритроцитах метгемоглобинредуктаза. Поэтому согласно рекомендациям ВОЗ детей грудного возраста до 6 месяцев не следует кормить продуктами с содержанием нитратов более 10 мг/кг, нитритов – более 0,05 мг/кг, поить питьевой водой с концентрацией нитратов более 1 мг/л, нитритов – более 0,005 мг/л. Кроме того, эмбриональный гемоглобин быстрее окисляется нитритами. Скорость окисления гемоглобина, вплоть до периода половой зрелости, постепенно уменьшается, а затем резко снижается.

Наряду с клиническими проявлениями интоксикации хроническое воздействие нитритов приводит к снижению содержания в организме витаминов А, Е, С, В1, В6. С этим связывают снижение устойчивости организма к воздействию различных факторов, в том числе онкогенных.

Источником нитритов служат растительное и животное сырье (табл. 8). Нитритов в растениях содержится небольшое количество, в среднем 0,2 мг/кг, поскольку они представляют собой промежуточную форму восстановления окисленных форм азота в аммиак. Основные поставщики нитритов – мясные продукты, на долю которых приходится 53…60 % от общего поступления нитритов в организм человека.

Таблица 8

Содержание нитритов в сырье и пищевых продуктах

(в пересчете на нитрит-ион)

Продукты

Мг/кг

Продукты

Мг/кг

Овощи

Фрукты, ягоды

Молочные продукты:

 молоко:

   пастеризованное

   сухое цельное

 кисломолочные

 продукты

 творожные изделия

 сыры

Мясные продукты:

 мясные консервы

 колбасные изделия

 мясокопчености

0…0,9

0…0,0

0…0,7

0…2,0

0,08

0,06

0,5…1,8

7,1…12

6,1…34

6,1…34

Рыбные продукты:

 рыба свежая речная

 рыба свежая морская

 сельдь

Мука:

 пшеничная

 ржаная

 крупа из твердой

 пшеницы

Хлеб:

 пшеничный

 ржаной

 макаронные изделия

Вода питьевая

0,6…4,7

0,3…1,1

0,4…1,0

0,5…1,7

0,5…1,5

0,3…2,2

0,5…1,4

0,6…0,9

0,6…1,1

0…0,8

По технологии производства нитраты и нитриты добавляют в мясопродукты в качестве фиксатора окраски, в сыры и рыбу – в качестве консерванта.

Зарубежные продукты питания (колбасные изделия, сыры, рыбопродукты, овощи и фрукты) в целом содержат больше нитрозосоединений, чем российские, поскольку ПДК нитритов за рубежом существенно выше по сравнению с Россией: в США и Канаде – в 4, в Австрии – в       3 раза. В России содержание нитритов в пищевых продуктах допускается до 50 мг/кг, в солонине из говядины и баранины – до 200 мг/кг, в экспортируемых – до 30 мг/кг. Для обеспечения указанных нормативов нитриты используют в следующих количествах: для засолки говядины, баранины и конины – 0,10…0,12 % от массы рассола; для свинины – 0,06…0,08 %, для колбасных изделий – 0,003…0,005 % от массы мяса. В качестве консерванта при производстве сыра и брынзы применяют нитриты в количестве 300 мг на 1 л молока.

Известны случаи тяжелых, иногда групповых, интоксикаций различными колбасными изделиями, содержащими, вследствие ошибочного применения, большие концентрации нитритов – от 200 до 6570 мг/кг продукта. Описаны и случаи нитритной метгемоглобинемии при употреблении рыбы, обработанной нитритом натрия. Один из описанных случаев закончился летально, действующая доза составила 33 мг/кг массы тела.

На основании обобщения экспериментальных данных объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установил величину ДСД для нитритов, равную 0,4 мг/кг массы тела (за исключением детей грудного возраста), которая впоследствии была снижена до     0,2 мг/кг массы тела, или 0,15 мг/кг в расчете на нитрит-ион. ПДК нитритов в питьевой воде составляет 1 мг/л, или 0,034…0,05 мг/кг массы тела.

В процессе хранения и переработки уровень содержания нитритов в продуктах питания изменяется. В только что сорванных овощах не бывает опасных концентраций нитритов, даже если есть большой избыток нитратов. Опасные процессы начинаются при хранении продукции. Уменьшает накопление в продукции нитритов правильная закладка плодов и овощей на хранение.

Наиболее интенсивно превращение нитратов в нитриты протекает при хранении поврежденных, битых овощей в грязных, сырых помещениях при температуре 25 С, которая благоприятствует размножению микроорганизмов, способных восстанавливать нитраты. Восстанавливающими свойствами обладают многие представители лактобацилл,     E. coli, Ps. fluorescens, некоторые виды стрептококков, B. subtilis и другие микроорганизмы. Грязь содержит их споры, тонкая пленка влаги облегчает перемещение, а из поврежденных клеток микроорганизмы получают питательные вещества, в том числе нитраты. Поэтому важно не допускать загрязнения и повреждения закладываемой на хранение продукции и поддерживать температуре около 5 С.

Установлена зависимость концентрации нитратов в овощах от условий их хранения. При постоянной температуре и влажности воздуха, усиленной вентиляции помещения, где хранится продукция, через          8 мес. содержание нитратов составляет примерно 40…50 % от исходного количества. Поэтому, чтобы снизить уровень нитратов до нормального, свеклу столовую с двукратным превышением действующих нормативов допустимого их содержания можно закладывать на длительное    (6 мес.) в овощехранилище обычного типа, а капусту белокочанную с шестикратным превышением допустимого содержания нитратов – в искусственно охлаждаемое (при 0 С) овощехранилище (2…3 мес.).

Установлено, что хранение овощей в анаэробных условиях тормозит образование нитритов из нитратов, однако ускоряет разрушение витаминов.

Измельчение, перетирание овощей создает идеальные условия для размножения микроорганизмов и, следовательно, для восстановления нитратов в нитриты. Именно этим специалисты объясняют острые отравления детей при кормлении их детским питанием – пюре из шпината и морковного сока с высоким содержанием нитратов. Наибольшее количество нитритов образуется в соках, приготовленных из тепличных овощей. В овощных отварах нитраты быстро восстанавливаются до нитритов. По этой причине детям рекомендуется употреблять фруктовые и овощные соки и отвары в течение одного часа после их приготовления.

Кулинарная обработка снижает содержание нитратов за счет очистки и удаления наиболее нитратных частей продукта: у огурцов – кожицы и задней части (черешковой); у капусты – верхних листьев, прожилок и кочерыги; у зелени (петрушки, укропа, сельдерея, кинзы) – стеблей. При этом содержание нитратов снижается на 5…15 %. В соленых и маринованных овощах количество нитратов снижается из-за их перехода в рассол. В первую неделю соленья употреблять не рекомендуется, так как в них образуется много нитритов. Через 1…2 недели их количество существенно снижается. Считается, что до 85 % нитратов можно извлечь из овощей в результате отваривания за счет перехода их в отвар, инактивацией ферментов, восстанавливающих нитраты в нитриты. При этом отвар необходимо сливать сразу же, как овощи сварятся, так как при остывании часть нитратов возвращается из отвара в овощи.

Салаты следует готовить непосредственно перед употреблением, поскольку через 6 ч хранения в комнатных условиях количество нитритов возрастает в них в несколько раз.

Важное значение для снижения уровня загрязнения пищевых продуктов нитратами и нитритами имеет квалифицированная работа агрохимической и ветеринарной служб, соблюдение имеющихся правил и ведомственных документов.

Длительное время дискутируется вопрос об онкогенном действии нитритов. Имеется точка зрения, что нитриты могут вызывать развитие опухолей; другие же авторы свидетельствуют, что в экспериментах на животных, получавших высокие дозы нитрита, не было выявлено онкогенного действия этого соединения. Имеется и третья точка зрения: нитриты, уменьшая содержание витаминов в органах, снижают устойчивость организма к действию онкогенных факторов.

Нитрозосоединения

Большое внимание уделяется нитратам и нитритам еще и потому, что они при определенных условиях превращаются в организме человека в N-нитрозосоединения (НС), обладающие канцерогенными, мутагенными, тератогенными и эмбриотоксическими свойствами.

Важность НС как объекта токсикологии стала очевидной в 1950-е годы, когда было показано, что ниметилнитрозамин – промышленный растворитель – способен вызывать повреждение печени у работников. Были зарегистрированы множественные случаи отравления животных, в частности овец, пищей, содержащей большое количество НС. Вскоре были получены доказательства, что НС являются мощными канцерогенами для животных: 90 % из 300 изученных соединений проявляли канцерогенные свойства. Все протестированные виды, включая лабораторных животных и обезьян, оказались восприимчивыми к НС, что явилось предпосылкой для тщательного изучения последних.

Все N-нитрозосоединения имеют нитрозогруппу, к которой могут присоединяться различные радикалы: алкильный, арильный, ациклический и др., включая эфирные, ароматические, амидогруппы и т.д.

N-нитрозосоединения – твердые вещества или жидкости, обладающие высокой реакционной способностью. Они хорошо растворимы в органических растворителях и умеренно в воде, отличаются высокой летучестью, относительно стабильны и способны находиться длительное время в окружающей среде без существенных изменений. НС используются в различных отраслях промышленности, представлены во множестве потребительских товаров (напитки, косметика, табачные изделия).

Наиболее распространены:

  1.  N-нитрозодиметиламин (НДМА),
  2.  N-нитрозодиэтиламин (НДЭА),
  3.  N-нитрозодипропиламин (НДПА),
  4.  N-нитрозодибутиламин (НДБА),
  5.  N-нитрозопиперидин (НПиП),
  6.  N-нитрозопирролидин (НПиР).

Канцерогенное действие этих соединений является определяющим и зависит от дозы и времени их влияния на организм, следует учитывать кумулятивный эффект НС.

Для предотвращения образования в организме человека                N-нитрозосоединений следует полностью исключить из пищевых продуктов амины и амиды, а также приводящие к их возникновению нитраты и нитриты. К сожалению, реально возможно лишь снижение содержания нитратов и нитритов в пищевом сырье и продуктах питания.

Нитрозирование протекает при рН 2…3, а в присутствии катализаторов – и при более низком значении рН, которое, как правило, поддерживается в желудке человека. Такими катализаторами являются ионы галогенов, тиоцианат (роданид). В желудке нитраты взаимодействуют с нитратами, содержащимися, например, в мясе, с образованием нитрозаминов и нитрозамидов. У людей с пониженной кислотностью желудочного сока образуется большое количество нитрозаминов, чаще вызывая развитие рака желудка.

Однако нитрозамины образуются не только в желудочно-кишечном тракте, но и вне живого организма. Доказано их наличие в различном сырье и продуктах питания, в воздухе.

С суточным рационом человек получает ориентировочно 1 мкг НС, с питьевой водой – 0,01 мкг, с вдыхаемым воздухом – 0,3 мкг. Содержание N-нитрозосоединений в пищевых продуктах представлено в табл. 9.

Содержание N-нитрозосоединений в растениеводческой продукции изменяется в зависимости от степени загрязнения окружающей среды. Однако половину всех N-нитрозосоединений человек получает с солено-копчеными мясными и рыбными продуктами (табл. 10, 11). Увеличение продолжительности хранения продуктов питания приводит к увеличению содержания нитрозаминов. Например, на 30-е сутки хранения наблюдается превышение гигиенических норм содержания нитрозаминов в мясной варено-копченой продукции на 30…40 %.

При исследовании пищевых продуктов, употребляемых человеком, НС были выявлены в колбасе копченой, жареном беконе, ветчине, копченой сельди, сыре, молоке, муке, пшенице, грибах. По частоте их обнаружения на первое место можно поставить рыбопродукты, мясные изделия, солод и пиво – до 100 %; в молочных продуктах, напитках, соках, растительной продукции она достигает 71…81 %. Наиболее благополучными в этом отношении оказались свежее мясо, мясные и рыбные консервы.

Таблица 9

Содержание N-нитрозосоединений в пищевых продуктах

Продукты

Содержание,

мкг/кг

Продукты

Содержание,

мкг/кг

Овощи свежие

Овощи вареные

Редька черная

Свекла свежая

Свекла хранившаяся

Шпинат хранившийся

Консервы овощные разные

Соленья овощные

Фрукты консервированные

Фрукты свежие

Говядина и свинина

Колбасы:

    ливерная

    вареные

    полукопченые

    копченые

Сосиски

Бекон жареный

Консервы баночные мясн.:

    свинина тушеная

    говядина тушеная

Бобы соевые

0

0

1

1,5

5,9

20

1,0…4,4

5,0…63

2

0,8

0

8,8

1,7…8,3

9,7…18,9

13…14

81

249

2,5

1…3

6

Масло растительное

Маргарин

Пиво разное

Вина разные

Молоко, сливки свежие

Молоко сухое

Кисломолочные продукты

Творог

Сыры разные

Сырки плавленые

Зерно, мука разная

Рыба свежемороженая

Рыба жареная разная

Рыба горячего копчения

Сельдь соленая

Рыба солено-вяленая

Рыба сушеная

Икра черная

Консервы баночные рыбные:

    в томатном соусе

    в масле

50

14

1,0…68

0…9

0

0,7

0

0

0…6,3

0…4,4

0

12…15

1,5…42

3,5…12,5

400

131

18,5

10

6…26

7…31

Таблица 10

Допустимые уровни содержания N-нитрозаминов

в продовольственном сырье и пищевых продуктах

(суммарное содержание НДМА и НДЭА)

Группа продуктов

мг/кг, не более

Мясо и мясные продукты (кроме копченых)

Копченые мясные продукты

Рыба и рыбопродукты

Зерновые, зернобобовые, крупы, мука, хлебобулочные и макаронные изделия

Пивоваренный солод

Пиво, вино, водка, другие спиртные напитки

0,002

0,004

0,003

0,002

0,015

0,003


Таблица 11

Временные гигиенические нормативы для НПиП

Группа продуктов

мг/кг, не более

Мясо, вареные колбасные изделия, мясные консервы

Копченые и солено-вяленые мясные продукты

Рыбные продукты

0,001

0,003

0,003

Концентрация НС в продуктах питания существенно различается. Самое высокое содержание НС было обнаружено в солонине и ветчине, значительное количество – в высокобелковых, кулинарно обработанных рыбных и мясных продуктах. В больших количествах нитрозамины обнаруживаются в полукопченых колбасах, некоторых видах вареных, а также в сырокопченых колбасных изделиях. Это связано с использованием при копчении дыма, в состав которого входят окислы азота, что способствует синтезу нитрозаминов в продуктах. Так, в копченой рыбе нитрозаминов выявлено больше, чем в свежей. При анализе продуктов из свинины наибольшее количество НС было установлено в корейках, особенно в сырокопченых, окороках и шкварках.

В свежей рыбе нитрозаминов мало, но их количество возрастает при заражении рыб личинками описторхов. Содержание НДМА у свежей рыбы составляет около 2 мкг/кг; у мороженой рыбы оно выше и особенно возрастает при хранении, но практически не растет при добавке антиокислителей: ионола, аскорбиновой кислоты, смеси витаминов, аминокислот. При переработке рыбы, в частности при кончении, содержание нитрозаминов увеличивается: у копченой рыбы НДМА 23 мкг/кг и НДЭА 10,6 мкг/кг. При обработке рыбы коптильной жидкостью содержание нитрозаминов уменьшается. В рыбных консервах нитрозаминов мало (НДМА + НДЭА не более 2 мкг/кг). При хранении консервов в течение 2 лет их содержание увеличивается незначительно.

Содержание НС в отечественных продуктах питания находится на более низком уровне по сравнению с импортными. Например, сосиски отечественного производства содержат 8,3 мкг/кг нитрозосоединений, а импортные – 181,0 мкг/кг.

Нитрозамины в больших количествах образуются в процессе обработки табака и во время курения путем N-нитрозации вторичных и третичных аминов, поскольку некоторые сорта табака содержат до      500 мг нитратов на 100 г сухого вещества. В табачном дыме содержатся летучие, нелетучие и табакспецифичные N-нитрозамины (ТСНА). Они образуются из никотина и других алкалоидов табака, содержащихся в небольшом количестве. Из всех видов нитрозаминов в табачном дыме содержится больше всего ТСНА. Примерно 25…45 % всего количества содержащихся в сигаретном дыме ТСНА переходит туда из табака, а остальная часть образуется посредством пиросинтеза во время курения. Наиболее важным единичным фактором, влияющим на количество выделяемых с сигаретным дымом нитрозаминов при курении, является уровень содержания нитрата в табаке, поэтому дым от курения высушенного на открытом воздухе табака значительно богаче нитрозаминами. Употребление сигарет, изготовленных из табачных смесей, в состав которых входят стебли и жилки листа, т.е. содержащие наибольшее количество нитрата части, может значительно повысить уровень НС в сигаретном дыме.

При вдыхании дыма от одной сигареты в организм поступает до        600 мкг окислов азота и до 2 мг никотина. Образующиеся из никотина N-нитрозамины – N-нитрозонорникотин (ННН) и 4-[метилнитрозамино]-1-[3-пиридил]-1-бутанон (НМПБ) – самые сильные из содержащихся в табачном дыме канцерогенов, вызывающие возникновение карциномы у лабораторных животных (мышей, крыс, сирийских золотых хомячков). Возможно, наиболее важным результатом наблюдений является то, что НМПБ вызывает развитие доброкачественных и злокачественных опухолей у лабораторных животных не только в области верхних дыхательных путей, но и в легких. Таким образом, никотин – это не только хорошо известный компонент табака, но и предшественник сильного канцерогена НМПБ.

Повышенному образованию нитрозаминов в организме человека может способствовать употребление таких лекарств, как анальгин, тетрациклин, теофедрин, анаприлин и некоторых других.

Среди нитрозосоединений выделяют два класса веществ с различными свойствами – нитрозамины и нитрозамиды. Около 80 % исследованных нитрозаминов и все нитрозамиды оказались канцерогенами и мутагенами, а в опытах на животных доказано еще тератогенное и эмбриотоксическое действие нитрозамидов. Отмечена определенная органоспецифичность опухолей, вызываемых этими соединениями: нитрозамины чаще всего приводят к раку печени, пищевода, дыхательной системы, почек, а нитрозамиды – к раку периферической и центральной нервной системы, органов пищеварительного тракта. В экспериментах на животных показано, что имеется прямая связь между возникновением опухолей и количеством поступивших в организм НС, причем низкие однократные дозы при их повторном поступлении суммируются и становятся опасными. Кроме того, эти вещества разрушают витамины А и группы В, нарушают функцию щитовидной железы.

В табл. 12 приведены данные о токсичности N-нитрозаминов.

НС вызывают необратимые изменения ДНК – мутации. Конечно, не все мутации приводят к развитию рака. Например, доказано, что        N-нитрозометилмочевина и N-нитрозоэтилмочевина оказывают на ДНК действие, приводящее к аномалиям и порокам развития живого организма: недоразвитию конечностей, в ряде случаев слабому развитию центральных органов.

Мутации в генах, контролирующих репродуктивные механизмы клетки, служат примером изменений, с которых начинается злокачественное перерождение. Эту первую стадию канцерогенеза называют инициацией.

Вторая стадия – пренеоплазия или предраковый процесс – представляет собой латентный период. До настоящего времени неизвестно, что происходит во время этого долгого, внешне спокойного периода, но есть данные о том, что многие клетки возвращаются в нормальное состояние, Возможно, что в этой регенерации ДНК поврежденных клеток участвуют витамины и ряд ферментов.

Таблица 12

Токсичность некоторых N-нитрозаминов

Название

Формула

Молекуляр-ная масса,

М

ЛД50 для

крыс при

введении

в желудок,

г/кг

N-нитрозодиметиламин

(CH3)2NNO

74,08

0,04

N-нитрозометилэтиламин

CH3(C2H5)2NNO

88,11

0,09

N-нитрозодиэтиламин

(C2H5)2NNO

102,14

0,28

N-нитрозодипропиламин

(C3H7)2NNO

130,19

0,48

N-нитрозоэтилбутиламин

C2H5(C4H9)NNO

130,11

0,38

N-нитрозодибутиламин

(C4H9)2NNO

158,25

1,2

N-нитрозо-N-метил-

   циклогексиламин

CH3(C6H11)NNO

142,20

0,08 самцы

0,18 самки

N-нитрозодиэтаноламин

(HOCH2CH2)2NNO

194,10

7,5

N,N-динитрозо-N,N-

    диметилэтилендиамин

[CH2N(CH3)NO]2

118,14

0,13

N-нитрозометилмочевина

CH3(NO)NCONH2

103,08

0,11

N-нитрозометилуретан

CH3(NO)NCOOC2H5

132,12

0,24

N-нитрозометилбензил-

   амин

CH3(C6H5CH2)NNO

150,18

0,018

N,N-динитрозо-N,N-

   дибутилфенилендиамин

ON(C4H9)NC6H4N(C4H9)NO

278,36

2,6

N-нитрозодифениламин

(C6H5)2NNO

198,23

3,9 (мыши)

N-нитрозопирролидин

C6H8NNO

100,13

0,9

N-нитрозопиперидин

(CH2)5NNO

114,15

0,2

N-нитрозоморфолин

O(CH2CH2)2NNO

116,12

0,32

Клетки, у которых ДНК не возвратилась в нормальное состояние, переходят к третьей стадии – опухолевой трансформации. У них появляются признаки раковых клеток, они начинают интенсивно делиться.

Много исследований направлено на поиск веществ, способствующих нормализации состояния клеток в предраковый период и устраняющих действие канцерогена.

Некоторые вещества, не являющиеся канцерогенами, способны вызывать развитие рака при сочетании с другими веществами, получившими название промоторов. Промоторы активизируют раковый процесс в клетках, находящихся в латентной стадии. Синтетические заменители сахара – сахарин и цикламат натрия – представляют собой такие промоторы.

Канцерогенное действие НС усиливают вещества, называемые коканцерогенами. Так, экспериментально показано, что при одновременном введении в рацион хомяков диэтилнитрозамина и полициклических углеводородов наблюдалось интенсивное опухолеобразование. При раздельном применении этих соединений в такой концентрации образование опухолей было медленным или не наблюдалось вовсе.

Установлено, что реакция нитрозирования в организме человека подавляется L-аскорбиновой кислотой, токоферолами (витамин Е), полифенолами, танином, пектиновыми веществами. Отсюда следует, что постоянное потребление витамина С снижает риск заболевания раком благодаря подавлению образования канцерогенных нитрозаминов: при соотношении витамина С к нитратам 2:1 и более нитрозамины не образуются. Кроме того, поступление в организм клетчатки и пектиновых веществ подавляет всасывание нитрозаминов в толстой кишке.

Таким образом, нельзя недооценивать опасность воздействия НС на организм человека, поэтому необходимо минимизировать эндогенное образование этих соединений в пищеварительном тракте. Одним из важнейших мероприятий в этом направлении является уменьшение содержания нитратов и нитритов в продуктах питания.


БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АЛЬТЕРНАТИВЫ

В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

БИОДЕГРАДАЦИЯ КСЕНОБИОТИКОВ

Ксенобиотики – чужеродные для организмов соединения (пестициды, ПАВ, красители, лекарственные вещества и пр.), которые практически не включаются в элементные циклы углерода, азота, серы или фосфора.

Метаболизм ксенобиотиков в организме

Биотрансформация – энзиматическое (ферментативное) преобразование молекул. Биологический смысл биотрансформации – превращение химического вещества в форму, удобную для выведения из организма, и тем самым, сокращение времени его действия. Многие ксенобиотики, попав в организм, подвергаются биотрансформации и выделяются в виде метаболитов.

Метаболическая детоксикация – это процесс утраты токсикантом токсичности в результате биотрансформации.

В метаболизме ксенобиотиков участвуют около 30 ферментов.

Метаболизм ксенобиотиков проходит в две фазы.

I фаза  в результате окислительно-восстановительного или гидролитического превращения молекула ксенобиотика обогащается полярными функциональными группами. Образуются реакционно-способные промежуточные продукты метаболизма, более растворимые в воде.

II фаза  проходят синтетические процессы конъюгации промежуточных продуктов метаболизма с эндогенными молекулами, в результате чего образуются полярные соединения, которые выводятся из организма с помощью специальных механизмов экскреции.

Разнообразие каталитических свойств ферментов биотрансформации и их низкая субстратная специфичность позволяет организму метаболизировать вещества самого разного строения. Следствием химической модификации молекулы ксенобиотика могут стать:

1) ослабление токсичности;

2) усиление токсичности;

3) изменение характера токсического действия;

4) инициация токсического процесса.


Физиология метаболизма ксенобиотиков

Основным органом метаболизма ксенобиотиков в организме человека и млекопитающих является печень, главным образом благодаря разнообразию и высокой активности ферментов биотрансформации. Кроме того, портальная система обеспечивает прохождение всех веществ, поступивших в желудочно-кишечный тракт, именно через печень, до того, как они проникнут в общий кровоток. Это также определяет функциональное предназначение органа.

Другие органы также принимают участие в этом процессе. Почки и легкие содержат энзимы и I и II фаз метаболизма. Особенно велика роль почек, поскольку в этом органе имеется специфическая система захвата и катаболизма продуктов конъюгации, образующихся в печени. Активность других органов, таких как кишечник, селезенка, мышечная ткань, плацента; мозг, кровь – значительно ниже. В процессе внепеченочного метаболизма могут образовываться продукты, как аналогичные продуктам печеночного происхождения, так и отличные от них.

Ферменты, участвующие в метаболизме ксенобиотиков, локализованы в основном внутри клетки и связаны с гладким эндоплазматическим ретикулумом. Ферменты микросом не принимают участие в окислении большинства эндогенных соединений, таких как аминокислоты, нуклеотиды, сахара и т.д., для которых существуют специфические пути превращения.

В мембранах эндоплазматической сети (ЭПС) действует система цитохрома Р-450, называемая также микросомальной системой метаболизма или монооксигеназной системой. Ее основные функции – образование в молекуле гидрофильных функциональных групп с детоксикацией десятков тысяч веществ. Система имеет высокую мощность на главных путях поступления ксенобиотиков в организм – пищевом (печень и желудочно-кишечный тракт) и дыхательном (легкие).

Пути метаболизма многообразны: гидроксилирование (бензол, фенол, полициклические ароматические углеводороды – ПАУ, барбитураты), эпоксидирование (ПАУ), окисление по сере (аминазин) и азоту (аминазин, никотин), восстановление нитро- (нитробензол, левомицетин) и азогрупп (сульфасалазин), деалкилирование по азоту (морфин, амидопирин), кислороду (кофеин, колхицин) и сере (6-метилтиопурин) и десульфурация (паратион, тиобарбитал).

Часть ферментных систем метаболизма ксенобиотиков локализуются в жидкостях организма. Прежде всего, это эстеразы плазмы крови, участвующие в гидролизе целого ряда чужеродных веществ, таких как фосфорорганические соединения (ФОС), некотоpые алкалоиды (атропин), лекарства (суксаметоний, прокаин) и др.

Совместное функционирование обеих фаз метаболизма особенно эффективно, в подавляющем большинстве случаев оно обеспечивает обезвреживание десятков тысяч ксенобиотиков всех химических классов и самых разных групп: токсических веществ, мутагенов, канцерогенов, пестицидов (средств для борьбы с вредными растениями и животными), красителей, растворителей, лекарств и др.

Метаболизм ксенобиотиков происходит в разных частях клетки, но наиболее активные системы находятся в ЭПС и гиалоплазме. Это обеспечивает метаболизм или связывание ксенобиотиков на дальних подступах к наиболее жизненно важным частям клетки – ядру и митохондриям. В результате увеличивается устойчивость клеток и организма, возникает возможность сохранить здоровье и жизнь в условиях загрязнения среды.

Биотехнологии в сельском хозяйстве

Эффективность сельскохозяйственных технологий в производстве продуктов питания зависит от многих факторов, включая эколого-географические, экономические, а также от возобновляемых биологических ресурсов, таких, как культурные растения, домашние животные, микроорганизмы. Повышение биологической продуктивности в сельском хозяйстве является предметом активных исследований комплекса различных биологических наук.

Биотехнологические методы традиционно используются в сельском хозяйстве для повышения плодородия почв, борьбы с вредителями и возбудителями болезней культурных растений и животных, приготовления продовольственных продуктов, их консервирования и улучшения питательных свойств. При этом удельный вес биотехнологии для развития и повышения эффективности традиционных сельскохозяйственных технологий постоянно возрастает.

В настоящее время особые перспективы в создании и распространении новых культивируемых сортов растений обещает применение новейших методов биотехнологии – клеточной и генетической инженерии. Усилия биотехнологов направлены на увеличение выхода продукции и повышение ее питательности, усиление устойчивости культивируемых биологических видов к неблагоприятным условиям внешней среды, патогенам и вредителям. При этом остается актуальной проблема поддержания разнообразия среди культивируемых видов и сохранения генетических ресурсов в целом.


Биопестициды

Практически одновременно с развитием животноводства и растениеводства возникла проблема защиты культурных растений и домашних животных от вредителей и болезней. Сначала человек использовал примитивные средства истребления и отлова вредных животных, затем для уничтожения стал применять хищных животных (собак, кошек, птиц).

Постепенно, с развитием сельскохозяйственных технологий способы борьбы совершенствовались; появились первые примитивные химические средства уничтожения насекомых и грызунов с использованием отваров, настоев, древесной золы и пр.

Бурное развитие химии и переход сельского хозяйства на интенсивные технологии привело к появлению и применению огромного разнообразия химических веществ для борьбы с вредителями и болезнями культивируемых видов. Первоочередное место заняли пестициды – ядовитые химические вещества, используемые для борьбы с вредителями, болезнями и сорняками. Однако только небольшая часть (около      10 %) применяемых и вносимых в окружающую среду пестицидов достигает цели; основная же масса этих веществ вызывает гибель полезных организмов, аккумулируется в биологических объектах, нарушает равновесие в природных экосистемах и биоценозах, загрязняет почвы, водоемы, воздух. Химические пестициды не обеспечили при этом полную защиту сельскохозяйственных культур; большое число насекомых и сорняков остались неконтролируемыми и продолжают наносить огромный вред сельскому хозяйству. Более того, вредители начинают приобретать резистентность к пестицидам. Появились данные о том, что для уничтожения некоторых вредителей приходится применять сверхвысокие дозы пестицидов, в тысячи раз превосходящие начальные дозы токсикантов в первые годы их применения. В настоящее время в литературе описаны сотни видов членистоногих, резистентных к различным пестицидам (ДДТ, карбаматам, пиретроидам, фосфорорганическим соединениям). Таким образом, применение пестицидов вступило в явное противоречие с глобальной проблемой защиты окружающей среды.

Это вызывает необходимость поиска других, более эффективных средств и методов защиты, не оказывающих отрицательного воздействия на человека и окружающую среду в целом. Большие перспективы среди разрабатываемых подходов имеют биологические методы.

Биологические агенты применяли для уничтожения вредителей с древнейших времен. Например, китайцы использовали фараоновых муравьев для уничтожения вредителей в зернохранилищах. Во времена Аристотеля в период интенсивного одомашнивания пчел и тутового шелкопряда человек сталкивался с массовыми заболеваниями этих насекомых. Этот период можно считать началом зарождения микробиологических методов борьбы с вредителями. Но только в конце XIX века работами Л. Пастера и И.И. Мечникова была заложена научная основа этого направления. Мечникову удалось выделить возбудителя болезни хлебного жука – мускаридный гриб (Metarhizium anisopliae), и он рекомендовал использовать данную культура для борьбы с жуком – вредителем злаковых. Пастер предложил применять бактерию – возбудитель куриной холеры для борьбы с дикими кроликами; Мечников этого же возбудителя – для уничтожения сусликов.

С тех пор направление, основанное на использовании микроорганизмов – природных патогенов, для борьбы с возбудителями болезней и вредителями культурных биологических видов в природных условиях, непрерывно совершенствуется. Выделено и описано множество микроорганизмов, патогенных для грызунов и насекомых, и на их основе созданы и продолжают разрабатываться эффективные препараты.

Использование микроорганизмов в качестве биопестицидов – сравнительно новое направление биотехнологии, но уже имеющее существенные достижения. В настоящее время бактерии, грибы, вирусы находят все более широкое применение в качестве промышленных биопестицидов.

Технология производства этих препаратов весьма различна, как различна природа и физиологические особенности микроогранизмов-продуцентов. Однако имеется ряд универсальных требований, предъявляемых к биопестицидам, основными среди них являются: селективность и высокая эффективность действия, безопасность для человека и полезных представителей флоры и фауны, длительная сохранность и удобство применения, хорошая смачиваемость и прилипаемость.

В настоящее время для защиты растений и животных от насекомых и грызунов применяются, помимо антибиотиков, около 50 микробных препаратов, относящихся к трем группам: это бактериальные, грибные и вирусные препараты.

Бактериальные препараты

К настоящему времени описано свыше 90 видов бактерий, инфицирующих насекомых. Большая их часть принадлежит к семействам Pseudomonadaceae, Enterobacteriaceae, Lactobacillaceae, Micrococcaceae, Bacillaceae. Большинство промышленных штаммов принадлежит к роду Bacillus, и основная масса препаратов (свыше 90 %) изготовлена на основе Bacillus thuringiensis (Bt), имеющих свыше 22 серотипов. Штаммы Bt используют для борьбы с различными вредителями – гусеницами, комарами, мошкой.

Впервые Bt была выделена в 1915 г. Берлинером из больных гусениц мельничной огневки. Штаммы Bacillus thuringiensis, помимо образования спор, которые при попадании внутрь насекомого вызывают септицемию, синтезируют также ряд экзо- и эндотоксинов. Первый токсин, идентифицированный у Bt, – α-экзотоксин (фосфолипаза С), является продуктом растущих клеток; предполагают, что эффект данного токсина, летальный для насекомых, связан с распадом в тканях незаменимых фосфолипидов.

Второй токсин – β-экзотоксин, состоящий из аденина, рибозы и фосфора. Предполагают, что его молекула представляет собой нуклеотид, сложно связанный через рибозу и глюкозу с аллослизиевой кислотой, а его токсическое воздействие состоит в прекращении синтеза насекомыми РНК.

Третий токсин – γ-экзотоксин. Его структура и действие мало изучены; предполагают, что он относится к фосфолипидам.

Четвертый токсин – кристаллический δ-эндоксин, образуется одновременно со спорой и выделяется в среду. Интактные кристаллы нетоксичны, но при попадании в пищеварительный тракт насекомых под воздействием щелочных протеаз разрушаются с образованием действующего токсина.

Кристаллические эндотоксины полипептидной структуры классифицированы в четыре группы: токсины, активные в отношении чешуекрылых (молекулярная масса 130…160 кД); активные в отношении чешуекрылых и двукрылых (70 кД); активные в отношении к жесткокрылым (72 кД) и активные по отношению к личинкам двукрылых (состоят из нескольких активных белков молекулярной массы от 27 до 130 кД). Специфичность протеаз насекомых различных видов определяет разницу воздействия токсина. Не все насекомые обладают протеазами, способными разрушать данный токсин, чем и определяется его избирательность.

Препараты на основе Bt относятся к токсинам кишечного действия. Типичными последствиями их воздействия являются паралич кишечника, прекращение питания, развитие общего паралича и гибель насекомого.

Кристаллы варьируют между различными серотипами и изолятами Bt и обладают широким спектром активности против различных насекомых.

Бактерии группы Bacillus thuringiensis эффективны в отношении 400 видов насекомых, включая вредителей полей, леса, садов и виноградников; наибольший эффект от применения данных препаратов получают при борьбе с листогрызущими вредителями. Известно более 100 штаммов Bt, объединенных в 30 групп по серологическим и биохимическим признакам. Микробиологическая промышленность многих стран выпускает различные препараты на основе Bt, способных образовывать споры, кристаллы и токсические вещества в процессе роста.

Технология получения биопестицидов на основе энтомопатогенных бактерий представляет собой типичный пример периодической гомогенной аэробной глубинной культуры, реализующейся в строго стерильных и контролируемых условиях. Цель процесса – получение максимального урожая бактерий и накопление токсина.

Основу питательной среды составляет дрожжеполисахаридная смесь и пеногаситель (кашалотовый жир). Длительность ферментации при 28…30 °С в режиме перемешивания и аэрации (0,2 л О2/л средымин.) составляет 35…40 часов до накопления в культуральной жидкости 5…10 % свободных спор и кристаллов от общего их количества (при титре культуры не менее 1 млрд. спор в 1 мл). Далее споры и кристаллы отделяются в процессе сепарирования и обезвоживаются. Товарная форма препарата – сухой порошок, а также стабилизированная паста. Выход пасты при влажности 85 % и титре около 20 млрд. спор/г – около 100 г/м3 культуральной жидкости. Стабилизация пасты осуществляется смешиванием ее с карбоксиметилцеллюлозой, обладающей высокой сорбционной емкостью. Споры и кристаллы в результате стабилизации образуют трехмерную сетчатую структуру, в которую равномерно проникает консервант, обеспечивая длительную сохранность препарата.

На основе пасты в процессе высушивания в распылительной сушилке получают сухой продукт с остаточной влажностью не выше 10 % и с титром 100…150 млрд. спор/г. Препарат усредняется и стабилизируется каолином. Готовый сухой продукт содержит до 30 млрд. спор/г.

Узким местом при производстве энтомопатогенных бактериальных препаратов является борьба с фаголизисом. Есть предположение, что вирулентность и фагоустойчивость бактериальных штаммов находятся в обратной зависимости, поэтому невозможно сочетать эти свойства в одном штамме. Для избавления от фаголизиса ведется селекция на фагоустойчивость среди производственных штаммов; рекомендована смена культивируемых штаммов, а также строгая регламентируемость и стерильность на стадии ферментации.

Первый отечественный препарат получен на основе Bac. Thuringiensis var. dalleriaeэнтобактерин. Препарат выпускается в виде сухого порошка с содержанием спор и кристаллов эндотоксина по     30 млрд./г, пасты с наполнителем, а также жидкости в смеси с прилипателем. Эффективен против чешуекрылых насекомых (капустной белянки, капустной моли, лугового мотылька, пяденицы, шелкопряда, боярышницы и др.). Применяют препарат путем опрыскивания растений суспензией из расчета 1…3 кг/га для овощных и 3…5 кг/га – для садовых культур с использованием наземных и авиационных опрыскивателей. Оптимальные условия внешней среды для применения энтобактерина – отсутствие осадков и диапазон температур 18…32 °С. Препарат – кишечного действия, при поедании гусеницами вместе с листовой зеленью после попадания в желудочно-кишечный тракт насекомого вызывает общую интоксикацию и затем полный паралич. Основная масса насекомых гибнет в течение 2…10 дней; при необходимости проводят повторную обработку при сокращении дозы в 2 раза. Применение энтобактерина повышает урожайность овощных культур и садовых культур на 50 и 5 ц/га соответственно.

Дендробациллин является препаратом для защиты леса от сибирского шелкопряда на основе Bac. thuringiensis var. dendrolimus. Бактерия была выделена из гусениц сибирского шелкопряда – вредителя хвойных лесов. Этот препарат также эффективен для защиты овощных, плодовых и технических культур от разных насекомых (совок, белянок, молей, пядениц и др.). Препарат не токсичен для полезной энтомофауны, исключение составляют тутовый и дубовый шелкопряд, применяется и действует аналогично энтобактерину.

Инсектин – по действию аналогичен дендробациллину, предназначен для борьбы, главным образом, с сибирским шелкопрядом. Получен на основе Bac. thuringiensis var. insectus.

БИП – биологический инсектицидный препарат, изготавливается в виде сухого порошка и пасты на основе Bac. thuringiensis var. darmstadiensis; эффективен против вредителей плодовых (от яблочной и плодовой молей, пядениц, листоверток, шелкопрядов) и овощных культур (белянок, молей).

Бактулоцид – бактерия, на основе которой выпускается данный препарат, выделена из водоема и отнесена к группе Bt H14, так как ей присвоен 14-й серотип. Бактулоцид выпускается в виде сухого порошка с титром спор около 90 млрд./г и содержит такое же количество кристаллов. Применяется в жидком виде разбрызгиванием по поверхности водоема. Доза в зависимости от характера водоема и вида комаров варьирует от 0,5 до 3,0 кг/га водной поверхности. Кристаллический эндотоксин бактулоцида высоко токсичен для личинок комаров и мошек, но совершенно безопасен для других насекомых и гидробионтов, обитающих в одном водоеме с комарами.

Продуцент данного эндотоксина привлек внимание ученых многих стран. За рубежом аналогичные препараты («Текнар», «Скитал», «Виктобак», «Бактимос») для борьбы с комарами и мошкой выпускают на основе бактерии Bacillus israelensis штамм Bt H14, которая продуцирует данный эндоксин. Наиболее эффективными являются отечественный «Бактулоцид» и французский «Бактимос».

Вторая группа препаратов, выпускаемых за рубежом, базируется на бактериальном серотипе Bac. thuringiensis 3А3В (HD-1). Первый препарат был получен во Франции в 1938 г. на основе штамма, выделяющего опасный для человека токсин – β. Были разработаны специальные методы очистки культуральной жидкости для удаления токсина из товарной формы продукта. Впоследствии был выделен штамм Bt HD-1, свободный от данного эндотоксина, который в настоящее время является основой многих промышленных препаратов, предназначенных для борьбы с различными садовыми и огородными вредителями. Серия препаратов, по действию аналогичная энтобактерину, («Дипел», «Виобит», «Бактоспейн») изготавливается на основе 3А3В в виде порошков и жидкостей и применяется с помощью распылительных и разбрызгивающих устройств, вызывая массовую гибель гусениц.

В Чехии производят препарат «Батурин-82» с использованием глубинной культуры Bt. var. kurstaki, эффективный против различных вредителей овощных, зерновых культур и лесов.

В США начат выпуск препарата «Фоил» на основе конъюгатов двух штаммов Bt для борьбы с гусеницами овощных культур и ряд других эффективных препаратов.

Широкая разработка новых препаратов на основе Bt интенсивно проводится во многих странах. Поиск осложняется нестабильностью и лизогенией штаммов-продуцентов. До настоящего времени мало изучены вопросы контагиозности энтомопатогенных бактерий и возможности эпизоотологического способа их использования.

Методы генной и клеточной инженерии в настоящее время позволяют проводить работы, направленные на улучшение существующих продуцентов и продуктов Bt.

Сегодня известно, что гены, контролирующие синтез кристаллов, локализованы на небольшом числе плазмид значительной молекулярной массы. Токсический белок, синтезируемый Bt, клонирован в E. coli и B. subtilis, его экспрессия получена даже в течение вегетативной фазы роста. Есть сведения о клонировании белка, токсичного для бабочек, в клетках табака. В выросшем целом растении табака каждая клетка вырабатывала токсин. Таким образом, растение, приобретшее токсин, само становится устойчивым к насекомым: поедая листья, гусеница погибает, не причинив существенного вреда растению. Американскими компаниями «Монсанто» и «Агроцетус» проводятся полевые испытания хлопчатника с внедренным в хромосому геномом Bt. Резистентность к гусеницам передается семенам и последующим поколениям растений. Начато получение рассады трансгенного картофеля и томатов с внедренным геном Bt, токсичного для чешуекрылых. Создан трансгенный инсектоустойчивый тополь с внедренным геном антитрипсиназы в клетки тканей. Фермент снижает усвоение белка насекомыми, что приводит к сокращению популяции.

Соединение и клонирование белков из различных энтомопатогенных штаммов позволило получить рекомбинантные штаммы с расширенным спектром активности. Описаны новые штаммы с активностью против дополнительных насекомых (например, жесткокрылых). Фирма «Сандоз» успешно провела полевые испытания нового продукта «Джавелин», полученного на основе NRD-12, штамма 3А3В, исходно активного против непарного шелкопряда. Препарат эффективен также против вредителей овощных культур, а также культур хлопчатника.

Генноинженерными методами в США создан эндофит Calvibacter xylicynodontis, модифицированный экспрессией гена токсина Bt. Препарат «Инсайд» вводится в семена кукурузы, после их прорастания бактерии размножаются в сосудистой системе растения, продуцируя биоинсектицид; эффективен против мотылька кукурузного. Компания «Микоген» выпускает на рынок генноинженерный препарат на основе токсина Bt. var. san diego, экспрессированного в бактерии Ps. fluorescens, препарат может применяться для защиты от колорадского жука и долгоносика картофеля, баклажан, томатов; его стоимость близка к стоимости химических пестицидов, эффективность действия – свыше 90 %.

Новейшие биотехнологические методы могут способствовать повышению эффективности бактериальных препаратов в результате изменения плазмид в бактериях, контролирующих синтез белка. Производство аспорогенных штаммов может упростить технологию ферментации и снизить стоимость препаратов. Возможно получение биоинсектицидов с более специфичными мишенями.

Грибные препараты

Многочисленные виды энтомопатогенных грибов широко распространены в природе; они поражают широкий круг насекомых, обладая для этого различными механизмами, включая контактный, что облегчает их применение. Грибы хорошо сохраняются в виде спор и продуцируют разнообразные биологически активные вещества, усиливающие их патогенность. Однако грибные препараты не применяются пока достаточно широко. Это связано, во-первых, с определенными технологическими трудностями, возникающими при их культивировании и, во-вторых, – обусловлено жесткими требованиями к факторам окружающей среды (высокая активность грибных препаратов проявляется только в условиях высокой и стабильной влажности).

Известны сотни видов энтомопатогенных грибов, но наиболее перспективными считаются две группы грибов – мускаридные грибы из Euascomycetes и энтомотрофные из семейства Entomophthoraceae. Основное внимание привлекают следующие грибные патогены: возбудитель белой мускардины (род Beauveria), возбудитель зеленой мускардины (род Metarhizium) и Enthomophthora, (поражающий сосущих насекомых).

И.И. Мечников, открыв возбудителя зеленой мускардины у хлебного жука и применив препарат из гриба Metarhizium anisopliae, заложил основу новому направлению защиты растений. У большинства грибов возбудителем инфекции являются конидии. Грибы в отличие от бактерий и вирусов, проникают в тело насекомого не через пищеварительный тракт, а непосредственно через кутикулу. При прорастании конидий на кутикуле насекомого ростовые трубки могут развиваться на поверхности или сразу начинают прорастать в тело; часто этот процесс сопровождается образованием токсина. Если штамм слабо продуцирует токсин, мицелий достаточно быстро заполняет все тело насекомого. Заражение насекомых грибными патогенами в отличие от других микроорганизмов может происходить на различных стадиях развития (в фазе куколки или имаго). Грибы быстро растут и обладают большой репродуктивной способностью.

Для того чтобы применение грибных препаратов было эффективным, надо применять их в определенное время сезона и в оптимальной концентрации. Для этого необходимо знание этиологии грибных повреждений и как они взаимодействуют с насекомыми. Это обеспечит получение на основе грибов эффективных и достаточно экономичных пестицидов.

В настоящее время, несмотря на имеющиеся ограничения, грибные препараты широко исследуются и начинают применяться для борьбы с вредителями.

Metarhizium anisopliae – наиболее известный энтомопатогенный гриб, описанный более 100 лет назад как зеленый мускаридный гриб. На его основе были получены первые препараты биопестицидов в промышленных масштабах. Этот гриб поражает многие группы насекомых, включая слюнного пастбищного клопа и вредителя сахарного тростника. В сочетании с вирусом препарат данного гриба используют для контроля численности жука-носорога, являющегося главным вредителем пальм на островах в южной части Тихого океана. Есть данные о том, что с его помощью можно бороться с коричневой цикадой – вредителем риса.

Verticilium lecanii является единственным грибным энтомопатогеном, на основе которого на западе успешно выпускают препараты в промышленных масштабах. Его изучение началось в начале 80-х годов. Этот организм способен контролировать в оранжереях численность тлей и алейроцид в течение нескольких месяцев.

Hirsutella thompsonii использовали некоторое время в США для производства препарата «Микар» с целью контроля численности цитрусовых клещей. Выпуск препарата, однако, был прекращен, так как он не оправдал надежд.

В США, Чехии, Австралии и на Кубе разработаны эффективные препараты на основе мускаридного гриба Beauveria bassiana (Bals.) Vuill для борьбы с вредителями различных сельскохозяйственных растений, для контроля популяции насекомых в почве. Для инфицирования саранчи в США используют австралийский микроскопический гриб Enthomophthora praxibuli. Саранча погибает в течение 7…10 дней после применения препарата. Споры гриба после зимовки в почве способны поражать следующие поколения насекомых. В Японии выпущен в продажу инсектицид на основе гриба Aspergillus для защиты лесов от вредителей; препарат вносят в почву, он поглощается корнями деревьев, распространяясь по сосудистой системе дерева, защищает его от насекомых.

Боверин является отечественным грибным препаратом, который изготавливают на основе конидиоспор Beauveria bassiana (Bals.) Vuill. Препарат выпускают в виде порошка с титром 2…6 млрд. конидиоспор/г. Применяют также в комплексе с химическими препаратами (хлорофосом, фозалоном, севином) при уменьшение дозы последних в 10 раз от принятой нормы для индивидуального химического пестицида. Боверин почти также эффективен, как лучшие из доступных химических пестицидов. После заражения насекомого B. bassiana выделяет боверицин, циклодепсипептид-токсин. Боверин безопасен для человека и теплокровных, не вызывает ожогов у растений.

Получение боверина возможно как экстенсивным поверхностным, так и более экономичным глубинным способом ферментации. Последний, однако, является достаточно трудной технико-технологической задачей.

При глубинной ферментации гриб размножается вегетативно, образуя гифальные тельца (гонидии), которые по действию близки воздушным конидиям, но уступают им в устойчивости (в процессе распылительного высушивания до 90 % гонидиоспор погибает). Конидиоспоры удается получать в глубинной культуре на основе оптимизированной питательной среды. При этом до 90 % выращенных клеток переходит в конидиоспоры достаточно высокой вирулентности. Культивирование гриба реализуется в строго стерильных условиях в глубинной культуре при 25…28 °С в течение 3…4 суток. Питательная среда содержит (%): кормовые нелизированные дрожжи – 2, крахмал – 1, хлорид натрия – 0,2, хлорид марганца – 0,1, хлорид кальция – 0,05. Существенное значение имеет концентрация азота, так как его дефицит снижает скорость роста, а избыток – стимулирует образование гонидий. Оптимальная концентрация аминного азота составляет 10…15 мг %. Титр конидиоспор в культуре достигает 0,3…1,3 млрд./мл. Культуральную жидкость сепарируют с образованием пасты остаточной влажности 70…80 % и титром спор 8 млрд./г. Пасту высушивают распылительным способом до влажности 10 % и титра 8•109 клеток/г. В готовый препарат часто добавляют вещество-прилипатель и стабилизируют каолином.

Поверхностное культивирование гриба требует больших производственных площадей и более трудоемко, поэтому имеет меньшие масштабы.

Способ реализуется в разных вариантах: на жидкой среде без соблюдения правил стерильности, аэрации и перемешивания; на твердой среде или жидкой среде в условиях асептики и комбинированным способом пленки. При твердофазной ферментации с использованием сусло-агара, картофеля, зерна пшеницы или кукурузы образование конидиоспор завершается на 12…15 сутки. На жидких средах образование спор наблюдается через 7…10 суток, а на 18…25 сутки сформированную спороносную пленку снимают. Полученный материал высушивают, размалывают и смешивают с тальком или торфом. Производительность метода – до 800 кг в месяц, титр – 1,5•109/г. Готовая форма препарата представляет собой сухой мелкодисперсный порошок конидиоспор, смешенный с каолином; титр – 1,5 млрд. конидий/г. Препарат эффективен против листогрызуших садовых вредителей, яблоневой плодожорки, вредителей леса; а также вредителя картофеля – личинок колорадского жука. Используют боверин путем опрыскивания растений, норма расхода – 1…2 кг/га. В сочетании с небольшими добавками химических пестицидов препарат вызывает гибель 100 % личинок всех возрастов.

Перспективы грибных препаратов очевидны. Однако необходимы серьезные исследования для понимания этиологии вредителей. Это позволит предвидеть последствия взаимодействия между растением, вредителем и биопестицидом. Достижения последних лет свидетельствуют о принципиальной применимости методов генной инженерии для изучения физиологии, генетики и биохимии грибов. Это может привести к большему интересу к грибам как возможным продуцентам биопестицидов и, следовательно, к созданию более стойких и эффективных препаратов на их основе.


Вирусные препараты

Весьма перспективны для защиты растений энтомопатогенные вирусы. Вирусы чрезвычайно контагиозны и вирулентны, узко специфичны по действию, хорошо сохраняются в природе вне организма-хозяина. Эти препараты вследствие высочайшей специфичности практически полностью безопасны для человека и всей биоты. Заражаются насекомые вирусами при питании. Попавшие в кишечник тельца-включения разрушаются в щелочной среде. Освободившиеся вирионы проникают через стенку кишечника в клетки и реплицируются в ядрах. Вирусы способны размножаться только в живой ткани организма-хозяина. Это обстоятельство делает очень трудоемкой процедуру получения вирусного материала в значительных количествах.

Получают вирусный материал при размножении вирусов в насекомых. После гибели насекомых их массу измельчают, затем выделяют вирусный материал и подвергают очистке.

В соответствии с рекомендациями Всемирной Организации Здравоохранения 1973 г. особое внимание при изучении вирусов было обращено на одну группу вирусов – бакуловирусы. В этой группе отсутствуют вирусы, патогенные для позвоночных. Однако другие группы – вирусы цитоплазматического полигедроза, энтомопатогенные вирусы и иридовирусы – содержат потенциальные биопестициды против насекомых, поэтому сейчас рассматриваются как перспективные биопестициды.

Новые биотехнологические методы можно применять для проверки безопасности вирусов, чтобы увереннее судить об их поведении в млекопитающих. Для этого используют нуклеотидные зонды и генетическое маркирование, что было невозможно несколько лет назад.

Бакуловирусы – это двуцепочечные ДНК-вирусы, в трех их группах имеются биопестициды: вирусы ядерного полиэдроза (ВЯП), вирусы гранулеза (ВГ), фильтрующиеся вирусы.

Первый вирусный инсектицид был выпущен компанией «Сандоз» в 70-е годы. Препарат предназначен для борьбы с коробочным червем хлопчатника.

Производство вирусных препаратов основано на массовом размножении насекомого-хозяина на искусственных средах. На определенной стадии развития насекомое заражают, добавляя суспензию вирусов в корм. Спустя 7…9 суток погибших гусениц собирают, высушивают и измельчают. В измельченную массу добавляют физиологический раствор (1 мл на 1 гусеницу), взвесь фильтруют. Осадок суспендируют в небольшом количестве физиологического раствора и заливают глицерином. Препарат стандартизуют (титр 1 млрд. полиэдров/мл) и разливают во флаконы. Одна зрелая гусеница способна дать до 36 млрд. телец-включений, что составляет до 30 % ее массы. Препараты готовят в виде дустов, суспензий и масляных форм. При получении сухого препарата вирусный материал смешивают с каолином; для получения масляной формы осадок смешивают с 50 % раствором глицерина до титра        2 млрд. полиэдров/г.

Существует два метода применения вирусных препаратов: интродукция вирусов в плотные популяции насекомых на сравнительно небольших площадях и обработка зараженных участков путем опрыскивания или опыления на ранних стадиях развития личинок.

Видовое название энтомопатогенных вирусов состоит из группового названия и поражаемого хозяина (например, «полиэдроз непарного шелкопряда» или «полиэдроз американской бабочки»).

Отечественной промышленностью выпускается несколько вирусных препаратов; в том числе «вирин-ГЯП» (против гусеницы яблоневой плодожорки), «вирин-КШ» (против кольчатого шелкопряда), «вирин-ЭНШ» (против непарного шелкопряда), «вирин-ЭКС» (против капустной совки).

В США усовершенствован процесс производства нескольких вирусных препаратов для защиты лесов («ТМ-Биоконтрол» и «Циптек»).

Вследствие достаточной трудоемкости производства эти препараты пока не нашли массового применения. Специалисты считают, что потребуются годы, чтобы вирусные препараты смогли занять значительное место на рынке биопестицидов.

Для оптимизации процесса применения вирусных препаратов необходимо выяснить распространенность вирусов в природе и характеристики их выживания. Новые методы, например, использование конкретных олигонуклеотидных последовательностей для маркировки вирусного генома, обещают существенный прогресс в этой области. Начинается применение техники рекомбинатных ДНК для введения новых последовательностей в ген оболочечных белков, который далее используется для синтеза новых белков. Эти новые белки могут включать белковые токсины Bacillus thuringiensis, потенциально усиливая токсические эффекты вируса.

Новые методы биотехнологии могут повлиять на цену вирусных препаратов. В настоящее время большинство вирусов способно размножаться только в тканях насекомых, и только немногие могут расти в культуре клеток насекомых. Разработка техники клеточных культур насекомых для размножения вирусов весьма перспективна. Для этого необходимо получение высокопродуктивных линий клеток, оптимизация питательных сред, выбор эффективных систем вирус-клетка. По этой технологии в США начато получение коммерческого препарата «Элькар». Успешно проводятся разработки по рекомбинантным бакуловирусам с генами, кодирующими водный обмен насекомых. После применения такого препарата насекомые погибают в течение 5 дней от обезвоживания либо перенасыщения водой. Обнаружен новый вирусный белок, на два порядка усиливающий эффективность вирусных пестицидов. Белок выделен из белковой оболочки гранулеза Trichoplusiani – бакуловируса, поражающего непарный шелкопряд, совку, волокнянку; препарат назван вирусным усиливающим фактором (VEF).

Усовершенствование и развитие технологии клеточных культур насекомых, а также отбор и даже создание новых вирусов, включая производство эукариотических вирусов в прокариотах, может повлиять на конкурентоспособность вирусных пестицидов по сравнению с химическими препаратами.

Биогербициды

Гербициды – химические препараты для борьбы с сорняками, составляют около 50 % суммарного рынка химикатов для сельского хозяйства.

Химическим гербицидам свойственны те же недостатки, что и аналогичным пестицидам. Поэтому потребность в создании биогербицидов очевидна. К последним относятся микроорганизмы-патогены растений, ферменты, а также полупродукты, получаемые биоконверсией.

Для борьбы с отдельными видами сорняков, устойчивых к химическим препаратам, применяют специфические и токсичные для них микроорганизмы. Наиболее часто используют грибные фитопатогены и грибные фитотоксины. Для расширения их сферы применения необходимо получение грибных форм, более устойчивых по отношению к изменяющимся условиям внешней среды. Бактериальные фитопатогены, менее чувствительные к факторам внешней среды, в меньшей степени поражают растения.

Последние разработки в данном направлении обещают существенные перспективы. США и Япония совместно разрабатывают получение биогербицидов на основе природных микроорганизмов для борьбы с сорняками сои, арахиса, риса. В США на рынок поступил препарат на основе штамма Phytophthora palmivora для борьбы с повиликой. Япония начала производство биогербицида на основе билафоса, продуцируемого штаммом Streptomyces hydroscopicus. Препарат обладает широким спектром действия, нарушает азотный обмен в листьях и стеблях сорняков.

Наряду с биогербицидами, для защиты растений все шире применяют биологические препараты для борьбы с возбудителями заболеваний.

На основе бактерий Pseudomonas fluorescens получен препарат «P-2-79», подавляющий развитие свыше 40 видов микроорганизмов, поражающих пшеницу, ячмень, рожь. На основе Pseudomonas проводят защиту семян сорго и кукурузы от антрактоза и ризоктониоза; хлопчатника и сои – от вилта и ряда других заболеваний. Для борьбы с фитофторозом яблонь предложен способ применения почвенной бактерии Enterobacter aerogenes. Защита многих овощных культур от заболеваний, вызываемых некоторыми видами микроскопических грибов, обеспечивается применением препарата на основе культур Trichoderma polysporum, T. viride.

В целом масштабы применения различных препаратов для борьбы с вредителями и возбудителями болезней сельскохозяйственных культур непрерывно возрастают. По разным экспертным оценкам рынок этих препаратов к 2000 году может составить от 8 до 20 млрд. долл./год.

Биологические удобрения

Микроорганизмы играют большую роль в повышении плодородия почвы, так как в процессе роста и развития улучшают ее структуру, обогащают питательными веществами, способствуют более полному использованию удобрений.

Интенсивное растениеводство обедняет почву азотом, так как значительная его доля ежегодно выносится из почвы вместе с урожаем. С древних времен для восстановления и улучшения почв существует практика использования бобовых растений, способных в симбиозе с азотфиксирующими микроорганизмами восполнять почвенные запасы азота в результате диазотрофности (усвоения атмосферного азота). Большой положительный эффект от возделывания бобовых вызвал постановку исследований явления диазотрофности.

Впервые наличие бактерий в клубеньках на корнях бобовых растений описали Лахман в 1858 и Воронин в 1866 г. Чистая культура азофиксаторов была получена Бейеринком в 1888 г. Вскоре были выделены и описаны другие азотфиксирующие микроорганизмы; Виноградский в 1893 г. впервые выделил анаэробную спороносную бактерию, фиксирующую молекулярный азот, назвав ее в честь великого Л. Пастера Clostridium pasteurianum; в 1901 г. Бейеринк открыл вторую свободноживущую азотфиксирующую бактерию Azotobacter. Высокая продуктивность азотфиксации у Azotobacter стала использоваться для интродуцирования этих бактерий в почву с целью восполнения ресурсов азота. Практическое применение нашли также симбиотические бактерии рода Rhizobium, развивающиеся в клубеньках бобовых растений.

Как только была выяснена роль симбиотических бактерий рода Rhizobium в азотфиксации, стали разрабатывать способы внесения этих микроорганизмов в почву и также для инокуляции семян. Затраты на применение этих способов невелики, техника применения весьма проста, а эффект от их применения значителен. Культивирование бобовых, положительно влияя на азотный баланс почв, также облегчает борьбу с эрозией и помогает восстанавливать истощенные земли.

Технология получения азотных биоудобрений

Наиболее простой способ инокуляции основан на использовании почвы после выращивания на ней бобовых растений. Этот метод разработан в конце XIX века и применяется до настоящего времени. Недостаток метода – необходимость перемещения достаточно больших объемов почвы (100…1000 кг/га), а также возможность распространения болезней.

Более эффективным оказалось применение для инокуляции семян специальных препаратов азотфиксирующих бактерий.

Клубеньковые бактерии рода Rhizobium, развиваясь в корневой системе бобовых растений, в симбиозе с ними фиксируют атмосферный азот, обеспечивая этим азотное питание растений. Согласно современным представлениям азотфиксация является восстановительным процессом превращения газообразного азота в аммиак, который в дальнейшем ассимилируется растениями с образованием аминокислот. Азотфиксирующие микроорганизмы обладают специфическим ферментом нитрогеназой, в активном центре которой происходит активирование инертной молекулы N2 и восстановление до NH3:

N2 + 8 H+ + 8 e + n АTФ 2 NH3 + H2 + n АДФ + n Ф.

Клубеньковые бактерии обладают избирательной способностью по отношению к растению-хозяину. Эта особенность азотфиксаторов положена в основу их классификации внутри рода Rhizobium. Так, для бактерий Rh. leguminosarum растением-хозяином являются горох, вика, кормовые бобы, чина, чечевица; для Rh. phaseoli – фасоль; Rh. japonicum – соя; Rh. trifolii –клевер; Rh. vigna – вигна, маис, арахис и др.

Процесс азотфиксации протекает только в клубеньках на корнях бобовых растений, которые образуются в результате проникновения бактерий через корневые волоски в корень.

Взаимоотношение бактерий с растениями зависит от комплекса условий, включая физиологическое состояние и условия роста растений, а также физиологическую активность и вирулентность бактерий. Под вирулентностью понимают способность бактерий проникать внутрь корня растений и вызывать образование клубенька. Существенное влияние на процесс образования клубеньков, следовательно, эффективность последующего процесса азотфиксации, оказывают температура и влажность почвы, наличие в ней необходимых для развития бактерий и растений биогенных элементов.

Первая коммерческая разновидность культуры для инокуляции семян (товарное название «Nitragin») была запатентована в Великобритании Ноббе и Хилтнером в 1896 г. Для разных бобовых в то время выпускали 17 вариантов культуры. В 20-е годы выпускалось много разновидностей инокулятов, среди них были чистые культуры азотфиксирующих микроорганизмов, смеси бактерий с песком или торфом, а также культуры, выращенные на агаре или в жидкой среде.

Бактерии выращивали на агаризованных средах, далее соскабливали с поверхности плотной среды и суспендировали в молоке. Суспензию бактерий выливали на кучу семян, перемешивали и далее семена высушивали в тени. Вскоре семена высевали. Данный метод пригоден для инокуляции сравнительно небольших объемов семян и применялся во многих странах с конца тридцатых до начала семидесятых годов. Затем с сокращением площадей, засеваемых люцерной в ряде европейских стран объемы использования метода сократились. Кроме этого, такие препараты азотфиксирующих бактерий после высушивания быстро погибают, то есть не могут использоваться в течение длительного времени. Этого недостатка лишены препараты инокулята на торфяной основе. Бактерии выращивают обычным способом в глубинной культуре в стерильных условиях до достижения достаточно высокой плотности культуры (108…109 клеток/мл); в качестве основы среды используют дрожжевой экстракт или маннитол.

Далее просушенный (остаточная влажность около 10 %), измельченный (200 меш) торф доводят до рН 6,5…7,0, добавляя CaCO3, и смешивают с жидкой культурой (40 % по массе). Препарат бактерий на торфяной основе в течение нескольких суток созревает. Затем его вновь перемешивают и фасуют в полиэтиленовые мешочки, которые герметизируют. При хранении препарата в условиях пониженной температуры жизнеспособность инокулята сохраняется достаточно долго, до 90 недель. При благоприятных условиях культуру можно хранить в течение года.

В качестве носителя для бактерий были опробованы различные композиции: смеси торфа с почвой, добавки люцерны и соломы, перегнившие опилки, бентоит и активированный уголь. В настоящее время для поддержания жизнеспособности симбиотических азотфиксирующих бактерий используют разнообразные носители, но лучшим считается торф. Сухие препараты азотфиксаторов, приготовленные на основе клубеньковых бактерий рода Rhizobium и предназначенные для повышения урожайности бобовых растений (гороха, фасоли, сои, клевера, люцерны, люпина и др.) в настоящее время выпускаются под товарным названием «Нитрагин». Помимо почвенного нитрагина, выпускают также сухой нитрагин – препарат бактерий с содержанием в 1 г не менее 9 млрд. жизнеспособных клеток, в качестве наполнителя используют мел, каолин, бентоит. Препараты сухого нитрагина с остаточной влажностью 5…7 % фасуют по 0,2…1,0 кг и хранят при 15 °С в течение 6 месяцев. Вносят нитрагин путем опудривания семян сухим препаратом непосредственно перед посевом. Препараты нитрагина вносят в почву на фоне минеральных и органических удобрений. При инокуляции почв нитрагином урожайность бобовых культур возрастает на 15…20 %.

Аналогом азотных удобрений является другой препарат азотфиксирующих бактерий – «Азотобактерин», который выпускается промышленностью в нескольких вариантах. Бактерии рода Azotobacter являются свободноживущими азотфиксирующими микроорганизмами и обладают высокой продуктивностью азотфиксации (до 20 мг/г использованного сахара). Помимо связывания атмосферного азота, эти бактерии продуцируют биологически активные соединения (витамины, гиббериллин, гетероауксин и др.). В результате этого инокуляция азотобактерином стимулирует прорастание семян и ускоряет рост и развитие растений. Более того, Azotabacter способен экскретировать фунгицидные вещества. Этим угнетается развитие в ризосфере растений микроскопических грибов, многие из которых тормозят развитие растений. Однако бактерии рода Azotobacter весьма требовательны к условиям среды, особенно концентрации в почве фосфатов и микроэлементов, и активно развиваются в плодородных почвах.

Технология получения сухого препарата азотобактерина аналогична получению сухого нитрагина и включает получение посевного материала и культивирование бактерий в контролируемых условиях в глубинной стерильной культуре до начала стационарной фазы. Готовый препарат с содержанием не менее 5 млрд. жизнеспособных клеток на     1 кг при остаточной влажности 5…7 % фасуют в полиэтиленовые мешки 0,4…2,0 кг, которые герметизируют и далее хранят при температуре до 15 °С.

Промышленностью выпускаются также торфяной и почвенный препараты азотобактерина. Для этого в качестве наполнителя используют разлагающийся торф с нейтральной реакцией среды или богатую перегноем почву. В просеянную почву или торф вносят суперфосфат (0,1 %) и известь (1…2 %). Смесь фасуют в бутылки объемом 0,5 л, увлажняют водой до 40…60 % и стерилизуют. В стерильный наполнитель вносят выросшую культуру бактерий. Длительность хранения препаратов – 2…3 месяцев. При обработке семян препарат вносят из расчета 3…6 кг на 1 га пашни.

Способ применения азотобактерина определяется посевным материалом: семена зерновых культур опудривают сухим препаратом механизированным способом; клубни картофеля и корневую систему рассады овощных культур равномерно обрабатывают водной суспензией препарата.

В последние годы для изучения биологической азотфиксации стали применять методы молекулярной биологии и новейшие методы генетики.

Установлена возможность с помощью колифага P1 размножать свободноживущую азотфиксирующую бактерию Klebsiella pneumoniae М5 и с ее помощью трансдуцировать nif-гены (гены азотфиксации). Также доказано, что перенос nif-генов возможен с помощью плазмид от штамма-азотфиксатора к штамму, не обладающему диазотрофностью. Обнаружены конъюгативные плазмиды, несущие гены азотфиксации, относительно легко передающиеся при конъюгации от штамма к штамму. После этого появились надежды на получение методами клеточной и генной инженерии растений, способных фиксировать атмосферный азот. Однако перенос генов азотфиксации и их экспрессия является чрезвычайно сложной задачей.

Активные исследования в этом направлении, начатые в середине 70-х годов, пока не принесли желаемых плодов. После установления в начале 90-х гг. структуры и организации nif-генов усилия исследователей были сосредоточены на изучении функционирования этих генов и природы их продуктов. Вслед за открытием крупных плазмид в ряде азотфиксирующих микроорганизмов было установлено, что эти плазмиды содержат не только структурные гены нитрогеназы, но и гены, ответственные за развитие корневых клубеньков в определенных видах бобовых растений. Биохимические характеристики нитрогеназы разных азотфиксаторов сходны. Это свидетельствует о гомологичности генов, кодирующих их синтез. Гомология структуры ДНК явилась предпосылкой для клонирования nif-генов с целью локализации их у новых диазотрофов. Конструирование самопереносящихся плазмид, несущих гены азотфиксации, позволило передать диазотрофность нефиксирующим азот видам: E. coli, Salmonella typhimurium, Erwinia herbicola, Ps. fluorescens; без получения экспрессии nif-гены были клонированы также в дрожжах.

Перенос более простых группировок генов, по сравнению с целой nif-областью, осуществим на основе вирусных векторов, например, вируса мозаики цветной капусты. При переносе nif-генов в растения возникают огромные, пока непреодолимые трудности, связанные не только с собственно переносом генов, но регуляцией их экспрессии. Однако разработанные к настоящему времени методы клонирования и рекомбинации нуклеиновых кислот создали предпосылки для переноса генов азотфиксации в клетки растений и получения их экспрессии. При переносе генов азотфиксации в высшие растения, помимо трудностей генетического характера, имеются и другие. Не изучена регуляция взаимосвязи генов фиксации азота с генами, ответственными за синтез переносчиков электронов и кофакторов, необходимых для функционирования нитрогеназы. Последняя должна быть защищена от ингибирующего воздействия кислорода.

Необходимы также интенсивные исследования генетики растений для подбора эффективных растений – хозяев, а также исследования, направленные на модификацию генома микроорганизмов для получения организмов, способных существовать в симбиозе не только с бобовыми растениями (например, хлебными злаками).

Фундаментальные исследования по переносу генов азотфиксации в высшие растения, по-видимому, приведут к многообещающим открытиям и коренному перевороту практики азотного питания растений.

Снабжение растений фосфатами

Фосфатные ионы в почве, как известно, не очень подвижны, поэтомувокруг корневой зоны растений часто возникает дефицит фосфора. Везикулярно-арбускулярная микориза (ВА) играет существенную роль в плодородии почвы, так как способствует поглощению растениями фосфатов из почвы. Эндо- и экзомикоризы представляют собой особые структуры, формирующиеся внутри или вокруг мелких корешков растений в результате заражения почвенными непатогенными грибами.

Возникающие симбиотические отношения между грибами и растениями, выгодные растению-хозяину. Микориза ВА, образуемая грибомфикомицетом из семейства Endogonaceae, встречается довольно часто в большинстве почв практически всех климатических зон. Эта микориза присуща большей части покрытосемянных, многим голосемянным, а также некоторым папоротникам и печеночникам. Микориза ВА найдена у большинства важнейших видов культурных растений. Гифы микоризы, вырастающие из мицелия и распространяющиеся далеко за пределы корневой системы, переносят фосфат-ионы из зон их присутствия в клетки хозяина. Наибольший эффект ВА приносит растениям со слабой корневой системой. Благодаря этой микоризе рост растений на бедных фосфатами почвах улучшается. Одновременно с поступлением фосфатов растения также обогащаются микроэлементами. Доказано, что в растениях с микоризой концентрация гормонов роста выше, чем в ее отсутствие. Если ВА-микориза формируется в присутствии азофиксирующих бактерий, у бобовых усиливается процесс образования клубеньков и азотфиксация.

Для размножения эндофитов в почве нужна их инокуляция. Однако размножение грибов происходит только в присутствии растения-хозяина. Единственный эффективный способ получения больших количеств эндофита – выращивание на соответствующей линии растений. Инокулятом при этом служит смесь корней мицелия и спор. Выделенные споры, инфицированную почву или корни растения с ВА используют для инокуляции растения-хозяина, свободного от болезней, в так называемой горшечной культуре. Полученный таким образом инокулят используют для инокуляции растений. Несколько граммов неочищенного инокулята, полученного из горшечной культуры растения-хозяина, добавляют в среду или размещают поблизости от молодых корней, так, чтобы до пересадки растения в грунт, успела образоваться довольно мощная микориза. Метод эффективен при разведении лесов, цитрусовых, но не находит применения для инокуляции в полевых условиях, так как препарата нужно много (2…3 т неочищенного инокулята на        1 га). Получать такие количества инокулята ВА пока не представляется возможным.

Для улучшения питания сельскохозяйственных культур фосфатами эффективен метод применения фосфоробактерина. Препарат получают на основе спор культуры Bacillus megaterium var. phosphaticum. Эти бактерии превращают трудно усвояемые минеральные фосфаты и фосфорорганические соединения (нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды) в доступную для растений форму. Следует отметить, что фосфоробактерин не заменяет фосфорные удобрения и не действует без них. Положительный эффект от применения фосфоробактерина связан не только с доставкой усвояемых фосфатов к растениям, но обусловлен также действием биологически активных веществ (тиамина, биотина, никотиновой и пантотеновой кислот, витамина В12 и др.). Данные биологически активные вещества, попадая на поверхность семян при инокуляции, а затем в ткани растения, стимулируют фосфорное и азотное питание, то есть благоприятно действуют на развитие растений на первых этапах.

Технология получения препарата фосфоробактерина во многом сходна с технологией получения сухого нитрагина и азотобактерина. Выращивание Bac. megaterium проводят в контролируемой глубинной культуре до стадии образования спор. Процесс проводят в строго стерильных условиях, так как многие производственные штаммы чувствительны к действию бактериофагов. Высушенную в распылительной сушилке при 65…75 °С биомассу с остаточной влажностью 2…3 % смешивают с каолином, фасуют по 50…500 г в водонепроницаемые герметичные мешки. В 1 г препарата содержание жизнеспособных клеток – не менее 8 млрд. Препарат, в отличие от нитрагина и азотобактерина, стабилен. Поэтому он хорошо хранится при комнатной температуре длительное время. При хранении в течение года потеря жизнеспособности составляет около 20 %.

Фосфоробактерин особенно эффективен при применении на черноземах, богатых фосфорорганическими соединениями. Семенной материал обрабатывают сухим фосфоробактерином механизированным способом непосредственно перед посадкой. Нормы расхода препарата составляют около 5 г и 200 г наполнителя (глина, почва, зола) на 1 га. При обработке клубней картофеля используют 0,1 % водную суспензию спор. Обработку проводят, равномерно увлажняя посевной материал. Применение фосфоробактерина повышает урожайность сельскохозяйственных культур на 10 %.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4302. Разработка блок-схемы алгоритма решения задачи 312 KB
  Разработка блок-схемы алгоритма решения задачи Цель работы: изучение графического способа описания алгоритма решения задачи. Задачи работы: ознакомиться с основными способами представления алгоритмов освоить графический способ опи...
4303. Разработка простейшей программы на языке С++ 140 KB
  Разработка простейшей программы на языке С++ Цель работы: получение начальных знаний и практических навыков по разработке программ на языке С++. Задачи работы: ознакомиться с понятием системы программирования и возможностями различных ин...
4304. Программная реализация алгоритмов линейной структуры 224.5 KB
  Программная реализация алгоритмов линейной структуры Цель работы: изучение основных средств языка программирования С++, необходимых для кодирования алгоритма линейной структуры, реализующего вычисления по математическим формулам. Задачи ...
4305. Программная реализация разветвляющихся алгоритмов 311.5 KB
  Программная реализация разветвляющихсяалгоритмов Цель работы: изучение основных средств языка программирования С++, необходимых для кодирования алгоритма с разветвляющейся структурой. Задачи работы: изучить написание ло...
4306. Сочетание циклов и разветвлений 140.5 KB
  Сочетание циклов и разветвлений Цель работы: изучение основных средств языка программирования С++, необходимых для кодирования алгоритма циклической структуры. Задачи работы: освоить использование операторов цикла while, do-while...
4307. Одномерные массивы в программировании 58 KB
  Одномерные массивы Массивы очень широко используются в программах. Массив позволяет программисту хранить в одном месте несколько элементов данных. Массив представляет собой совокупность значений одного и того же типа. Каждый элемент массива определя...
4308. Двумерные массивы 63.5 KB
  Двумерные массивы Язык С позволяет использовать массивы любой размерности, но наиболее часто встречаются двумерные массивы. Двумерным называется массив, элементы которого являются сами массивами. Двумерный массив можно представить как таблицу, имеющ...
4309. Переменная, хранящая адрес некоторого данного. Указатели 121 KB
  Указатель – это переменная, хранящая адрес некоторого данного (объекта). Память компьютера делится на 8 -битовые байты. Каждый байт пронумерован, нумерация байт начинается с нуля. Номер байта называют адресом об адресе говорят, что он...
4310. Функции на языке Си 84 KB
  Функции Программы на языке Си обычно состоят из большого числа отдельных функций (подпрограмм). Как правило, эти функции имеют небольшие размеры и могут находиться как в одном, так и в нескольких файлах. Все функции являются глобальными. В языке зап...