Токсичность и гербициды

При введении определенной дозы гистамина морским свинкам, в организме которых этот препарат метаболизируется довольно медленно, указанные животные погибают, а при введении таких же доз гистамина белым крысам токсический эффект не наблюдается. Это объясняется тем, что в организме белых крыс гистамин быстро разлагается и выводится в виде метаболитов.  
Неодинаковую токсичность фенилтиомочевины для различных видов животных можно показать на следующем примере. Фенилтиомочевина высоко токсична для крыс (ЛД 50 = 5 мг/кг), менее токсична — для кроликов (ЛД 50 = 40 мг/кг) и кур (ЛД 50 = = 100 мг/кг), но малотоксична — для морских свинок (ЛД 50 = = 250 мг/кг).   
Неодинаковая токсичность ядов для животных разных видов объясняется различной скоростью их метаболизма и выделения из организма.

Действие токсических  веществ в зависимости от путей  и скорости поступления их в организм. Токсичность некоторых веществ  зависит от путей поступления  их в организм. Одна и та же доза яда, поступившего в организм различными путями, может вызывать неодинаковый токсический эффект.

При вдыхании больших количеств  паров гексана через 1— 3 мин у человека может наступить потеря сознания. Если такое же или даже большее количество гексана поступит в организм человека через пищевой канал, то токсическое действие его будет проявляться значительно слабее.  
При стенокардии больным назначают нитроглицерин в таблетках или в виде нескольких капель спиртового раствора. Нитроглицерин хорошо всасывается слизистой оболочкой рта (подъязычная область) и оказывает быстрое действие. Такое же количество нитроглицерина, принятое внутрь, всасывается медленнее и его действие замедляется.

Скорость поступления  лекарственных препаратов в организм имеет большое значение особенно при их внутривенном введении. При быстром введении лекарственных препаратов в крови создается относительно высокая концентрация вводимого вещества, в результате чего могут возникнуть токсические явления.

Химическое строение и  действие токсических веществ. Установлено, что действие многих токсических  веществ зависит от их химического  строения. Однако закономерности этой зависимости для ряда веществ  еще не установлены. Показано, что  токсичность химических веществ  обусловлена наличием в их молекулах  определенных функциональных групп  или двойных связей.

Многие ненасыщенные соединения являются более токсичными, чем близкие  к ним по составу насыщенные вещества. Так, аллиловый спирт (СН2 =СН—СН2ОН), принадлежащий к ненасыщенным соединениям, более токсичен, чем близкий к нему по составу насыщенный пропиловый спирт (СН 3 —СН 2 —СН 2 ОН).

Токсичными являются вещества, в молекулах которых содержатся следующие группы атомов: =С=О, S= , =С=С, —N=C, —NO2 и др.

Токсичность некоторых органических веществ обусловлена введением  в их молекулы атомов хлора, фтора, мышьяка, ртути и др. Определенные группы атомов (—С=С—, —С6Н5, —СН2 —, —NH2 и др.), содержащиеся в молекулах токсических веществ, усиливают их токсичность.

Изомеры некоторых химических соединений имеют неодинаковую токсичность. Так, левовращающий изомер гиосциамина почти в 100 раз токсичнее, чем правовращающий изомер этого алкалоида.   
Токсичность химических соединений зависит от их положения в соответствующих гомологических рядах. С увеличением молекулярной массы токсичность гомологов возрастает. Например: пропионовая кислота более токсична, чем уксусная, а масляная кислота более токсична, чем пропионовая.

Алифатические спирты имеют  более выраженное токсическое действие, чем их изомеры с разветвленной  цепью атомов. Подтверждением этому  является более высокая токсичность  пропилового и бутилового спиртов, чем их изомеров (изопропилового и изобутилового спиртов).

Пары циклических углеводородов (циклопропана, циклобутана, циклопентана, циклогексана и др.) более токсичны, чем пары соответствующих им (по количеству атомов углерода) алифатических углеводородов (пропана, бутана, пентана, гек-сана и др.).

С увеличением количества атомов углерода в молекулах спиртов  токсичность их возрастает. Однако из этого правила имеются и  некоторые исключения. Так, например, метиловый спирт (первый член гомологического  ряда алифатических спиртов) является товаром окисления метана. Однако он более токсичен, чем этиловый спирт. То же касается и токсичности формальдегида, получаемого из метилового спирта. Формальдегид более токсичен, чем ацетальдегид. 

2. 
Гербициды- химические вещества, применяемые для уничтожения растительности. По характеру действия на растения делятся на гербициды сплошного действия, убивающие все виды растений, и гербициды избирательного (селективного) действия, поражающие одни виды растений и не повреждающие др. Первые применяют для уничтожения растительности вокруг промышленных объектов, на лесных вырубках, аэродромах, железных и шоссейных дорогах, под линиями высоковольтных электропередач, в дренажных каналах, прудах и озёрах; вторые — для защиты культурных растений от сорняков (химическая прополка). Такое деление условно, т.к. в большинстве случаев одно и то же вещество в зависимости от концентрации, норм расхода и условий применения может проявлять себя как Г. сплошного или избирательного действия. Например, монурон и диурон в дозах 1,2—1,6 кг действующего вещества на 1 гауничтожают однолетние сорняки в посевах хлопчатника, в более высоких дозах — всю растительность.

 Избирательность действия  гербицидов определяется химической составом, формой и дозами препарата, методом и сроками обработки посевов, фазами роста растений, их анатомическим и морфологическим строением, почвенно-климатическими условиями и т.д. Различают биохимическую и топографическую избирательность . При биохимической избирательности действие основано на вмешательстве его в обмен веществ растений. Биохимическая избирательность в большинстве случаев проявляется в неодинаковом превращении гербицидов: в устойчивых растениях они блокируется компонентами клетки и разлагается до нетоксичных соединений или до токсичных, с последующей их инактивацией; в чувствительных — гербициды или угнетает растения (ингибирующее действие) или под влиянием компонентов клетки разрушается до токсических соединений, убивающих растения. Например, симазин и атразин в устойчивой к ним кукурузе разлагаются до нетоксических соединений, в чувствительных (корневищевых многолетних сорняках) — не разлагаются. Топографическая избирательность гербицидов связана с различиями в анатомо-морфологическом строении растений и способе их внесения. На избирательности этого типа основано использование 2М-4Х в посевах льна. Лён, в отличие от многих двудольных сорняков, мало чувствителен к 2М-4Х при крупнокапельном опрыскивании его этим гербицидом в фазу «елочки», т.к. капли раствора стекают с узких листьев льна, покрытых восковым налётом и расположенных под острым углом к стеблю. Более устойчивы к химическим веществам сильно опушенные растения, плохо смачивающиеся ими, растения с толстой, мало проницаемой кутикулой и небольшим количеством устьиц. Топографической избирательностью объясняется, например, различная чувствительность к гербицидам растений даже одного и того же вида: растения, произрастающие в тени, на влажной, богатой питательными веществами и особенно азотом почве, вырастают более изнеженными и более чувствительными к гербицидам.Они могут быть с широкой и узкой избирательностью. Широкой избирательностью обладает, например, 2,4-Д, уничтожающий все двудольные растения, узкой — пропанид, уничтожающий просянки в посевах риса, и др.  Гербициды сплошного и избирательного действия в зависимости от способности перемещаться в растении делят на контактные и системные. Контактные гербициды (ДНОК, пропанид, грамоксон, пентахлорфенолят натрия и др.), попав на растение, вызывают местное отравление участков ткани, которые быстро увядают, буреют и засыхают. Системные Г. (2,4-Д, 2М-4Х, симазин, атразин, монурон и др.) способны передвигаться по сосудистой системе растений вместе с питательными веществами и продуктами обмена веществ, вызывая общее отравление (деформацию стебля и листьев растений, постепенное угнетение роста, хлоротичность, хрупкость листьев и стеблей, стерильность и т.д.), что особенно ценно для борьбы с многолетними и имеющими мощную корневую систему сорняками. Контактные и системные химические вещества наносят на листовую поверхность растений (листовые ) и на почву (почвенные, или корневые, ). Многие могут быть использованы как для обработки надземных частей сорняков, так и для внесения в почву. Современные гербициды — органические соединения, делящиеся на несколько больших групп: замещенные фенолы (ДНОК, пентахлорфенолят натрия); бензонитрилы (иоксинил и др.); четвертичные соединения аммония (реглон, грамоксон); производные хлорфеноксиалкилкарбоновых кислот (2,4-Д; 2,4-ДМ; 2,4-ДП; 2М-4Х; 2М-4ХМ; 2М-4ХП; 2,4,5-Т); бензойные кислоты (2,3,6-ТБК; банвел-Д); галоидозамещённые алифатические кислоты (ТХА, далапон); карбаматы (хлор-ИФК; ИФК, карбин); тиокарбаматы (диаллат, энтам, тиллам, триаллат, ялан); амиды (солан, пропанид, дифенамид); производные мочевины (дихлоральмочевина, фенурон, монурон, диурон, которан, линурон, метурин, монолинурон); производные урацила (ленацил), триазины (симазин, атразин, пропазин, прометрин, десметрин); гербициды других групп (дактал, пиклорам, трефлан и др.). В качестве данных веществ в ограниченных масштабах применяют и некоторые неорганические вещества: сульфамат аммония, цианат калия, хлораты натрия, магния, кальция, нитрат натрия и др.

 Известно свыше 1000 соединений с гербицидными свойствами. Для борьбы с сорняками используют около 140 гербицидов изготовляют главным образом в виде растворов, растворимых в воде порошков, паст, смачивающихся порошков, концентратов эмульсии. Основной способ применения — опрыскивание с помощью наземных опрыскивателей и с самолётов водными растворами, водными эмульсиями и водными суспензиями. Используются гранулированные гербициды, но их применение пока незначительно. Их вносят до или после зяблевой вспашки, в различное время до посева с.-х. культуры, в период от посева до появления всходов и после появления всходов культурных растений в различные фазы их развития.  

 Доза зависит от  степени засорения полей, сортовых особенностей сельско-хозяйственных культуры, почвенно-климатических условий и агротехнических приёмов. При низких дозах избирательное действие гербицидов проявляется сильнее, при очень высоких полностью исчезает. При одних и тех же дозах гербициды (кроме триазинов) с понижением температуры (ниже 8—12°С) действуют слабее, с повышением — сильнее. Контактные лучше действуют в ясную погоду при температуре 18—22°С. На лёгких почвах дозы данных веществ обычно меньше, чем на тяжёлых, богатых гумусом, сильнее удерживающих гербицидов.Против однолетних сорняков бобовых культур вносят (в кг на 1 га действующего вещества) прометрин (1,5—2,5), линурон (2—3), ДНОК (3—4), пентахлорфенолят натрия (6—8) одновременно с посевом или в течение 3—4 дней после него; сои — трефлан (1—2) до её посева; картофеля — аминные соли (1—1,5) и эфиры (0,8—1) 2,4-Д, 2М-4Х (1—1,5), метурин (2—3), монолинурон (2—3) и др. не позднее чем за 5—6 дней до появления всходов, против пырея ползучего под зяблевую вспашку вносят ТХА (20—30). Против двудольных однолетних сорняков клевера используют 2М-4ХМ (2—3), люцерны — 2,4-ДМ (1,5—2,5) в фазе развития у неё 1-го тройчатого листа; против повилик стерню многолетних трав через 1—3 дня после 1-го укоса опрыскивают ДНОК (1,5), пентахлорфенолятом натрия (16—20), реглоном (1—1,5). В садах, виноградниках и ягодниках наибольшее применение нашли симазин, атразин, ТХА, далапон и реглон, на сенокосах и пастбищах — аминные соли и эфиры 2,4-Д и т.д.

Химические методы борьбы с сорняками  обычно применяют в сочетании  с агротехническими. Использование, в сельском хозяйстве помогает совершенствовать приёмы агротехники. Например, химическая прополка позволила перейти на частогнездовой посев кукурузы и хлопчатника, гребневую посадку картофеля, сократить количество междурядных обработок и т.д. Их использование очень рентабельно и обеспечивает повышение в среднем урожая (в ц с 1 га) зерновых на 2,5 (2,4-Д), риса на 4—7 (пропанид), кукурузы на зелёную массу на 50 и зерно на 7 (симазин и атразин) и т.д. Кроме того, применение гербицидов ведёт к значительной экономии ручного труда. 

Большинство их средне- и малоядовито для человека и теплокровных животных и только некоторые (ДНОК, пентахлорфенолят натрия) — высокоядовитые вещества. Большинство, сохраняется в неизменном виде в почве максимум несколько недель, и только некоторые производные триазинов, мочевины, трихлорбензойной кислоты, внесённые в больших дозах, могут сохраняться в течение ряда лет. Чтобы предупредить неблагоприятное действие (попадание в водоёмы, накопление в растительных кормах или в животных продуктах и т.п.), необходимо строго соблюдать правила, предусмотренные инструкциями по их применению; если имеются эффективные биологические методы борьбы с сорными растениями, то отдавать предпочтение этим методам. Работают с гербицидами в резиновых перчатках, спецодежде, респираторах, очках, чтобы исключить попадание препаратов на открытые части тела, в рот, нос, глаза, соблюдая правила личной гигиены.