Фосфорорганические Пестициды

Титульный лист 
СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….…3

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР...…………………………………………….…….4

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ………………………………………………5

2.1. Пестициды……………………………………………………………..5

2.1.1. Общее представление  о пестицидах…………….……………...5

2.1.2. Токсикологическое значение пестицидов…………………...…5

2.1.3. Типы пестицидов……………………………………………...…6

2.2.Фосфорорганические соединения…………………………..……8

2.2.1. Общие представления…………………………………...…..8

2.2.2. Биохимическое действие фосфорорганических

соединений…………………………………………………….……….10

2.2.3. Производные фосфористой кислоты…….…………….…11

2.2.4. Производные фосфорной кислоты …………………..…..12

2.2.5. Производные тиофосфорной кислоты……..…………….14

2.2.6. Производные дитиофосфорной  кислоты…………………..…17

2.2.7. Производные пирофосфорной кислоты………………….21

2.2.8. Производные фосфоновых и фосфиновых кислот……...21

2.3. Рекомендации по снижению уровня химического загрязнения биосферы пестицидами………..………………………….………….22

ВЫВОДЫ………………………………………………….………………….25

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………...26

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Пестициды (pestis — зараза, caedo — убивать) — общепринятое собирательное название химических средств защиты растений. Используются они для борьбы с сорняками, вредителями, грибковыми заболеваниями и другими болезнями сельскохозяйственных растений, кустарников и деревьев.

По оценкам специалистов, в экономически слабых странах до 50% урожая погибает от сорняков и вредителей, а в промышленно развитых — 15—25%. Ежегодные потери урожая в мировом сельском хозяйстве составляют 30—40% от потенциально возможного урожая, убытки оцениваются в 75 млрд.долл. в год.

Исходя из этих числовых оценок, сторонники глобальной химизации сельского хозяйства ставят задачу расширения масштабов применения пестицидов с целью снижения потерь сельскохозяйственной продукции. В то же время, среди государственных задач по охране окружающей среды и здоровья человека одной из важнейших является предупреждение загрязнения среды обитания и пищевых продуктов пестицидами и токсичными продуктами их трансформации. [1]

Известно, что химические ингредиенты, попадая в окружающую среду, в натурных условиях могут  трансформироваться, образуя продукты, обладающие иными, чем исходные вещества, органолептическими и токсическими свойствами (часто отдаленными эффектами). Под трансформацией токсичных химикатов в окружающей среде понимают совокупность абиотических и биотических процессов, приводящих к образованию:

- либо более токсичных  продуктов, в том числе обладающих  отдаленными эффектами или новыми  свойствами;

- либо продуктов с более выраженными влиянием других критериев опасности;

- либо продуктов, токсичность  которых близка к токсичности  исходных химикатов;

- либо менее токсичных  продуктов.

Актуальность выбора объекта данной работы обосновывается приоритетностью по критериям опасности для здоровья населения, поскольку фосфорорганические соединения (ФОС), согласно оценке ВОЗ, являются одними из наиболее опасных ксенобиотиков окружающей среды.

Целью курсовой работы является моделирование процессов трансформации фосфорорганических соединений в биосфере. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: охарактеризовать особо токсичные загрязняющие элементы, входящие в группу ФОС; рассмотреть процессы метаболизма и трансформации данных элементов; описать их воздействие на биосферу.

 

 

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

 

Ассортимент пестицидов, применяемых в нашей стране, насчитывает более 400 наименований, тогда как нормы ПДК экспериментально обоснованы и утверждены лишь для 30 препаратов. Это означает, что экологическое и санитарно-гигиеническое нормирование пестицидов не отвечает темпам химизации сельского хозяйства. Отсюда естественная озабоченность о возможных необратимых экологических последствиях.

Пестициды могут поступать в организм человека при хранении, транспортировке и применении, а также в случае загрязнения воздуха, воды и пищевых продуктов. Некоторые препараты, например дефолиант применявшийся во Вьетнаме, способны накапливаться в организме человека, вызывая повреждение печени, сходное с раковой опухолью, либо оказывая влияние на наследственность, подобное радиационному воздействию.

Особенностями использования пестицидов в сельском хозяйстве являются их циркуляция в биосфере, высокая биологическая активность, необходимость применения высоких локальных концентраций, вынужденный контакт населения с пестицидными препаратами [1].

В первое время проникновению пестицидов в почву не придавалось значения, однако позднее стали разрабатываться методы обнаружения распада пестицидов и их адсорбцию в почвах Средней Европы. При изучении распада этих веществ прежде всего оценивают уменьшение концентрации исходного вещества и скорость его распада как время, необходимое для полного исчезновения пестицида. Необходимо изучать также дальнейшее поведение продуктов распада в почве и их токсичность.

Пестициды накапливаются в почве в результате диффузии в кристаллические решетки минералов (глин), при отложении их в гумусах и при их проникновении в полости частиц гумуса. Исследования по выяснению превращений пестицидов в почвах и их взаимодействия с другими веществами, за исключением отдельных случаев, систематически не проводились.

Прежде всего исходили из того, что несмотря на несовершенство методов исследования, необходимо найти надежную защиту против накопления слишком большого количества пестицидов в почве и возможности их вымывания в грунтовые воды. При этом многократно сообщалось об обнаружении следов пестицидов в грунтовых водах и водохранилищах, и вряд ли возможно предсказать, что эти загрязнения связаны только с попаданием пестицидов из воздуха [2].

 

 

 

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

2.1. Пестициды

 

2.1.1. Общее представление  о пестицидах

Название «пестициды»  происходит от двух латинских слов «pestis» - зараза и «cido» - убиваю. Под  пестицидами, или ядохимикатами, принято понимать химические вещества, применяемые в народном хозяйстве в целях борьбы с различного рода вредителями сельскохозяйственных культур и продуктов, а также в целях повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

Установлено, что вред сельскохозяйственному производству и продуктам питания от различного рода вредных насекомых, растений, фитопатогенных грибов и т. п. так велик, что за их счет ежегодно теряется не менее 1/3 урожая (зерна).

Вредители и возбудители  заболеваний растений - это насекомые, клещи, моллюски, нематоды (круглые черви), фитопатогенные грибы, бактерии, вирусы, растительные организмы и т, д.

Большой вред сельскому  хозяйству причиняют грызуны.

Громадный ущерб наносят  человеку вредные насекомые и  клещи-переносчики заразных болезнен (малярия, энцефалит, сыпной и возвратный тифы, сонная и слоновая болезнь и др.).

Отсюда понятно огромное значение для сельского хозяйства, промышленности и здравоохранения  борьбы с вредными организмами.

Химия дала народному  хозяйству много сильных средств против вредных для сельского хозяйства и сельскохозяйственной продукции насекомых, бактерий, грибов и др. Все эти средства и объединяются под общим названием «пестициды», или, реже, «ядохимикаты» [3].

 

2.1.2. Токсикологическое значение пестицидов

Ранее используемые неорганические химические вещества были почти повсеместно заменены синтетическими органическими соединениями, большинство из которых было специально разработано в соответствии с заданными токсикологическими свойствами. Первоначально широкое использование этих новых пестицидов было встречено с большим энтузиазмом: они обладали быстротой воздействия и высокой эффективностью против различных вредителей. Применение этих веществ позволило полностью предотвратить такие заболевания, как тиф и малярия, и способствовало увеличению производства пищевых продуктов. Однако через многие годы выяснилось, что эффективность пестицидов сопровождалась появлением некоторых отрицательных последствий [4].

Токсикологическое значение пестицидов обусловлено тем, что они являются, как правило, биологически активными веществами и могут действовать неблагоприятно не только на вредных насекомых, сорные растения и т. п., но оказывают вредное действие и на полезных насекомых, культурные растения, домашних животных, человека. Побочный эффект широкого использования пестицидов сказывается и в загрязнении внешней среды, и в участии их в создании «токсической» ситуации.

В зависимости от токсичности  все пестициды делятся на 4 группы:

I  - высокотоксичные пестициды. ЛД₅₀ составляет до 50 мг/кг 
живого веса животного;

II  - токсичные сильнодействующие пестициды. ЛД₅₀ составляет 50-200 мг/кг;

III - средней токсичности.  ЛД₅₀ составляет 200-1000 мг/кг;

IV -малотоксичные. ЛД₅₀ выше 1000 мг/кг.

Эта классификация носит  условный характер. При оценке токсичности того или иного вещества, в том числе и пестицида, необходимо, кроме дозы вещества, учитывать его физико-химические свойства, например способность вещества растворяться в жирах, летучесть и др. физико-химические свойства веществ. С токсичностью тесно связана персистентность (продолжительность сохранения во внешней среде) вещества, его кумулятивные свойства, способность выделяться организмом (например, ДДТ с молоком), метаболизм. 

Причинами острых отравлений пестицидами являются небрежное хранение и транспортировка их с нарушением инструкций, неправильное разбрасывание химических средств борьбы с грызунами, несоблюдение сроков обработки пестицидами и т. п.

Со специфическими особенностями  химизации сельского (народного) хозяйства связано возникновение хронических интоксикации некоторыми пестицидами.

В целях предупреждения отравлений пестицидами врачами-гигиенистами при участии врачей-токсикологов, химиков и других специалистов разрабатываются  инструкции по применению, хранению и транспортировке пестицидов; устанавливаются допустимые нормы содержания пестицидов в различных пищевых продуктах; регламентируются сроки обработки пестицидами сельскохозяйственных культур. В профилактике отравлений пестицидами большое значение приобретает разработка методов химико-токсикологического анализа различного рода пищевых продуктов, различных других биологических материалов (моча, кровь и др.) для обнаружения и определения в них пестицидов, определения остаточных количеств пестицидов [3].

2.1.3. Типы пестицидов

В настоящее  время имеется около 10 000 различных  пестицидов, которые классифицируют в соответствии с их назначением в следующие категории:

- инсектициды (для уничтожения насекомых);

- гербициды (для уничтожения сорняков или других нежелательных растений);

- фунгициды (токсичны по отношению к грибковым организмам и применяются для защиты растений от болезней);

- другие специфические фунгициды: родентициды, эффективные против крыс, мышей, сусликов; моллюсициды, используемые против улиток, и нематоциды, используемые для ограничения количества микроскопических червей.

За последние  годы особенно возросло применение гербицидов, однако общее количество применяемых  инсектицидов превышает количество используемых гербицидов.

Причиняющие вред организмы составляют 0,1% общего числа, около 3000 видов. Большинство из них сельскохозяйственные вредители или переносчики болезней человека и животных, природную активность которых необходимо устранять. На современной стадии синтетические органические инсектициды являются наиболее мощным средством для решения этой задачи.

Уничтожение сорняков, подобно уничтожению вредных насекомых, необходимо для эффективного ведения сельского хозяйства. Высокая стоимость работ, связанная с использованием ручного труда на прополке и корчевании кустарников, делает широкое использование гербицидов неизбежным. Кроме того, гербициды также используются для уничтожения нежелательной растительности вдоль шоссейных дорог, в полосах отчуждения и в лесах. В определенных условиях гербициды могут применяться как дефолианты [4].

2.1.4. Химические классы пестицидов

Химические соединения обычно воздействуют на живые системы или на другие соединения способом, который обусловлен их химическим составом и молекулярной структурой. Исходя из этого, их удобно классифицировать на хлорпроизводные углеводороды, фосфорорганические соединения, пестициды на основе карбаматов и на основе хлорфенольных кислот.

Следует отметить, что хлорпроизводные углеводороды и фосфорорганические соединения действуют в основном как инсектициды, карбаматы имеют многоцелевое назначение и хлорфенольные кислоты используются в основном как гербициды.

Хлорпроизводные углеводороды представляют собой такой класс пестицидов, содержание которого в настоящее время в окружающей нас среде довольно велико. Причины этого заключаются в том, что данные вещества используются чаще, чем представители любого другого класса и они наиболее устойчивы в окружающей среде. ДДТ — хорошо известный и широко используемый из всех пестицидов. Начало его применения относится к 50-м годам, однако в начале 70-х годов многие страны начали ограничивать производство ДДТ из-за его влияния на различные живые организмы.

Механизм токсического воздействия хлорпроизводных углеводородов на организмы еще неясен. Известно лишь, что они растворяются в жировой оболочке, окружающей нервные волокна, и влияют на перенос ионов в волокна и из них. Этот процесс очень важен для передачи нервных импульсов. Нарушения в движении ионов выражаются в появлении содроганий и конвульсий, приводя к смерти.