Текст книги "Яды в нашей пище"

Автор книги: Вольфдитрих Эйхлер

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 19 страниц)

18. Аккумуляция ДДТ

Серьезность проблемы токсикантов окружающей среды в целом и накопления их в пищевых цепях в частности, мне кажется, особенно наглядно демонстрируют данные о возможной аккумуляции ДДТ в организме животных. Разумеется, среди приведенных ниже цифровых данных есть и результаты отдельных конкретных исследований, которые пока нельзя обобщить. К тому же эти данные касаются только ДДТ – инсектицида, ныне уже в основном вышедшего из моды. И все-таки они почти мгновенно проясняют ситуацию, в которой мы сейчас находимся!

Рис. 16. Накопление токсикантов в водной пищевой цепи (по Stiegele Klee, из Stürmer)

А в связи с тем фактом, что ДДТ сегодня «вышел из моды», можно заметить, что в результате прежнего неограниченного применения его для борьбы с вредителями сегодня в биологическом круговороте должно находиться около миллиона тонн ДДТ. Как известно, из всех хлорорганических инсектицидов ДДТ и продукты его превращений проявляют наибольшую устойчивость в биологических системах (особенно если учесть, что полихлорированные дифенилы помимо прочего могут возникать и как продукт превращения ДДТ), и период полураспада в «10 лет» для ДДТ тоже, конечно, не при всех условиях можно считать абсолютным. Поэтому не следует удивляться прогнозам экспертов относительно того, что и к 1995 г. нельзя рассчитывать на уменьшение содержания ДДТ в рыбах, хотя уже примерно с 1970 г. его применение было ограничено во всем мире.

Водоросль кладофора за три дня извлекает из воды столько ДДТ, что его концентрация увеличивается при этом в 3000 раз. Асцидии при поглощении ДДТ из воды концентрируют его в миллион раз.

При исследовании одной экосистемы в озере Мичиган было обнаружено следующее накопление ДДТ в пищевых цепях:

0,014 мг/кг (в расчете на сырой вес) в донном иле озера;

0,41 мг/кг в ракообразных, питающихся на дне;

3...6 мг/кг в различных рыбах (бельдюговые, язь, елец);

свыше 2400 мг/кг в жировой ткани чаек, питающихся рыбой.

Рис. 17. Схема круговорота пестицидов в стоячем водоеме (Gunkel, 1981)

Рис. 18. Тысячекратное повышение концентрации ДДТ в пищевой цепи

Дамен и Хейс (Dahmen, Heiss, 1973, S. 4) приводят следующий пример последовательного концентрирования ДДТ:

ДДТ-содержащий ил	1×
Растения (водоросли?)	10×
Мелкие организмы (рачки?)	100×
Рыбы	1000×
Хищные рыбы	10 000×

В основе этого расчета лежит то простое правило, что в каждом последующем звене пищевой цепи содержание ДДТ увеличивается примерно в 10 раз.

Для Антарктики типичны короткие пищевые цепи. Здесь могут быть существенным образом связаны всего лишь три звена, например планктон – планктоноядные морские рачки (криль) – морские млекопитающие (такие, как усатые киты). Однако наряду с этим существуют и другие пищевые связи, включающие водоросли, каракатиц, рыб и бентосные организмы. По сравнению с Антарктикой в других морях пищевые взаимосвязи переплетаются гораздо сильнее и включают большее число ступеней (трофических уровней). Очень схематичное сравнение Южного Ледовитого океана и Северного моря дает такую картину:

Антарктика: фитопланктон – криль (1 г) – финвал (50 т).

Северное море: фитопланктон – растительноядные веслоногие рачки (2 мг) – хищные веслоногие рачки – сельдь (200 г) – треска (5 кг)

В грудном молоке кормящих матерей в США содержится в 4 раза больше ДДТ, чем допускается санитарными нормами для коровьего молока. В США это комментируют следующим образом: «Если бы материнское молоко находилось в другой упаковке, его вообще не разрешили бы пускать в продажу».

В 1976...1979 гг. государственная служба химических исследований в Сигмарингене находила в молоке кормящих матерей такие концентрации средств защиты растений и хлорорганических соединений, которые в 20 раз выше уровней, допускаемых для коровьего молока.

В районе Гросс-Герау (южный Гессен) молоко пришлось уничтожить, так как оно содержало остатки пестицидов в недопустимо высокой концентрации.

В одном крупном промышленном центре Средней Европы несколько лет назад было специально исследовано содержание ДДТ в телах мертворожденных детей, и неожиданно оказалось, что во всех обследованных случаях оно было довольно высоким – много выше, чем обычно находят в человеческих трупах. Меня упрекали в том, что я сделал из этого недостаточно обоснованный вывод – заключил, что здесь, видимо, должна существовать причинная связь.

19. ДДТ как загрязнитель природной среды

С тех пор как мы знаем, что ДДТ подавляет фотосинтез зеленых водорослей, мы можем больше не тешить себя надеждой, будто морские водоросли смогут со временем стать неисчерпаемым резервом пищи для всего человечества. Ибо мы на десятилетия вперед настолько загрязнили весь мир ДДТ, что это вещество и впредь сможет творить свое черное дело. И если теперь мы уже едва ли будем использовать ДДТ, то все равно его место заступили другие биологически активные вещества, которые тоже вряд ли окажутся безвредными для зеленых водорослей.

В Нидерландах за 1...2 десятилетия численность пестроносых крачек (Sterna sandvicensis) снизилась с 40 000 гнездующих пар до 650. Если даже предположить, что виной тому не один только ДДТ, все же ему, безусловно, принадлежит первое место. При учетах природных популяций животных следует иметь в виду, что ДДТ никогда не действовал один: к нему всегда со временем добавлялись какие-нибудь другие инсектициды. В начале эры ДДТ – в сороковых годах, т.е. сразу па окончании второй мировой войны, первое время действительно не было ничего, кроме ДДТ. И если сегодня мы в Средней Европе почти совсем не применяем ДДТ, то его место заняли новые инсектициды, которые вряд ли менее токсичны для птиц.

В Англии за период с 1968 по 1969 г. было установлено сокращение численности серых славок на 70%, что тоже относят на счет ДДТ. Сходные данные относительно убыли популяции есть и для других видов певчих птиц, однако в большинстве случаев количественные сдвиги не так велики.

Конечно, нам следует исходить из того, что в подобных сокращениях численности повинно не только прямое токсическое воздействие ДДТ (или других инсектицидов). Как известно, ДДТ уже нанес огромный урон насекомым, а тем самым и кормовым ресурсам певчих птиц. Но ведь это тоже результат воздействия ДДТ! Другое дело, когда антропогенные изменения биотопа сокращают местообитания певчих птиц или лишают их возможностей гнездования. Со многими из подобных изменений нам приходится попросту мириться. Тогда тем более трагично, когда к этому добавляются, действуя в том же направлении, еще инсектициды, без которых, в сущности, можно было бы обойтись.

Расчеты показали, что неврологические нарушения в головном мозгу, вызываемые у какого-либо дикоживущего вида птиц даже ничтожными остатками ДДТ, способны поставить под угрозу выживание всего вида. Многие, в первую очередь менее многочисленные, виды птиц и без того находятся в весьма неустойчивом равновесии с окружающей их средой; они еще могут как-то существовать, но достаточно даже одного отрицательного фактора, чтобы это равновесие нарушилось. (Но, безусловно, это никак не относится к домовому воробью).

Серьезная угроза существованию дневных хищных птиц и сов связана в первую очередь с опасностью, которой они подвергаются как концевые звенья пищевых цепей. Другие группы животных, например рукокрылые, сами по себе чрезвычайно чувствительны к ДДТ, и именно поэтому им угрожает вымирание.

Биологическое накопление инсектицидов в пищевых цепях обусловлено устойчивостью этих веществ. Между тем инсектициды, как правило, только тогда могут быть высокоактивными, когда они либо очень ядовиты, либо очень стойки. Поэтому многие выводы из наблюдений, касающихся ДДТ, в принципе можно распространить и на другие стойкие инсектициды. И, к сожалению, в этом отношении имеется уже достаточный опыт [так, например, для кротов (Talpa europaea) опасен севин (карбарил)].

20. Отказ от применения ДДТ

Я был не только свидетелем, но и активным участником истории оценки инсектицида ДДТ, поскольку в 1944 г. я принадлежал к числу первых немецких биологов, испытывавших действие этого вещества на насекомых, и вскоре после этого, пожалуй, одним из первых стал предупреждать о его токсических свойствах. Когда отрицательные последствия применения ДДТ стали поистине необозримыми, от его использования отказались, и это, безусловно, было верным шагом. Однако я продолжаю придерживаться своих выводов, которые я неоднократно формулировал в лекциях и докладах с самого момента предания ДДТ анафеме: ДДТ был отвергнут не столько по причине его особой токсичности, не потому, что он будто бы намного опаснее, чем остальные современные инсектициды, а прежде всего потому, что он был первым синтетическим инсектицидом эры ДДТ и благодаря этому наиболее основательно изучен в токсикологическом отношении. Эти выводы подтвердились, по крайней мере при разработке средств борьбы с насекомыми, опасными для здоровья человека, так как при этом быстро выяснилось, что первые инсектициды, пришедшие на смену ДДТ, ничуть не менее токсичны.

Рюдт (Rüdt, 1978, S. 22) замечает по этому поводу, что запрет на применение ДДТ явился акцией «против одного совершенно определенного хлорорганического соединения» и, таким образом, «позволил отступить на задний план другим соединениям», которые ввиду сходной химической структуры заслуживают по меньшей мере равного внимания.

Фармаколого-токсикологическому изучению ДДТ благоприятствовал к тому же известный «эффект массовой психологии». Каждый работавший в данной области и желавший исследовать механизм действия инсектицидов стремился проводить опыты с ДДТ, даже тогда, когда давно уже имелся большой выбор других инсектицидов – так прочно было еще представление о ДДТ как «образцовом» препарате. И в результате о ДДТ вскоре стало известно много больше, чем о любом другом веществе с инсектицидной активностью.

Впрочем, пригодность любого биологически активного вещества для борьбы с вредными насекомыми зависит не только от его эффективности в отношении насекомых, но и от его цены. А цена, которую придется платить, в свою очередь зависит, помимо всего прочего, от размеров предприятия, вырабатывающего данный препарат. Строить большое предприятие имеет смысл лишь в том случае, когда производимая продукция будет иметь хороший сбыт. Чем шире применяется инсектицид, тем он становится дешевле (во всяком случае, эта верно в отношении его себестоимости; в отношении рыночной цены – не всегда).

Такая взаимосвязь явилась одной из причин почти универсального применения ДДТ после второй мировой войны, в том числе и в Средней Европе. Уничтожением платяных вшей (Pediculus humanus) здесь мы в первую очередь обязаны именно ДДТ. Вслед за этим он прослыл универсальным средством для борьбы со всякого рода вредными насекомыми: и оставался им до той поры, пока, наконец, не была установлена его опасность.

Неограниченное применение должно было бы в любом случае внушить опасение; да оно, в конце концов, вовсе и не было необходимым. После Новой Зеландии СССР стал второй страной, где было запрещено применение ДДТ. Правда, запрет был введен не без оговорок. Имелось два особых случая, когда вначале нельзя было обойтись без ДДТ.

Это были, во-первых, некоторые очаги малярии в отдаленных, мало заселенных горных долинах Узбекистана. Здесь все еще не удавалось полностью искоренить малярию, и именно для этой цели было пока разрешено использовать ДДТ.

А во-вторых, существовали временные поселки в тайге. По какой бы причине там ни сооружали бараки (с целью основать поселок или под общежитие для строителей нефтепровода или геологической экспедиции), всегда приходилось рубить в девственной тайге деревья, и в результате возникала прогалина. Немедленно размножались мыши, а вслед за ними иксодовые клещи – и вот уже готов новый очаг клещевого энцефалита (Eichler, 1980 Н). Эффективно бороться с клещами можно только при помощи ДДТ.

В данном случае речь шла о спасении человеческих жизней. Но и против определенных вредителей леса, борьба с которыми особенно трудна, как в ГДР, так и в ФРГ тоже еще предусматривалось особое разрешение на использование ДДТ. Подобное разрешение, позволявшее в виде исключения применять ДДТ против большого соснового слоника (Hylobius abietis) и пихтовой листовертки-толстушки (Cacoecia murinana), действовало в ФРГ до конца 1977 г.

Несколько иначе обстоит дело с борьбой против малярии в развивающихся странах Африки. Если там еще и сегодня ВОЗ не только допускает, но даже рекомендует применение ДДТ, то это объясняется, в частности, тем, что любой другой инсектицид, заменяющий ДДТ, стоил бы в 10 раз дороже, и его, вероятно, избегали бы применять; в случае запрета на ДДТ иные из этих бедных стран могли бы вообще прекратить борьбу с инфекционными заболеваниями из финансовых соображений.

21. История с полихлорированными дифенилами (ПХД)

При химических микроанализах в тех случаях, когда подозревались вредные последствия применения пестицидов, обычно целенаправленно пытались обнаружить ДДТ, а также другие ядохимикаты, применение которых для защиты растений позволяло предполагать наличие их в пищевых цепях. В центре внимания обычно находился ДДТ: с одной стороны, он был наиболее известен, а с другой – хотя его применение и ограничено, зато его остатки отличаются наибольшей стойкостью (то, что дилдрин еще более долговечен, в данном случае не имеет значения).

Методы хроматографии непрерывно совершенствовались, и в один прекрасный день пятно ДДТ разделилось на две части. Только одна из них принадлежала ДДТ; в другой был обнаружен токсичный материал, который до тех пор никогда не искали, так как никогда не предполагали найти. Это были полихлорированные дифенилы (ПХД). Каким же образом они могли попадать в пищевые цепи? Сначала это было полной загадкой, и лишь постепенно удалось выяснить, в какой отрасли промышленности они еще применяются в настоящее время. Оказалось, что их, возможно, иногда даже используют (более или менее преднамеренно) при производстве химических средств защиты растений и что уже десятилетия тому назад огромные количества ПХД были включены в циркуляцию биоцидов в природе.

При исследовании токсикантов окружающей среды в настоящее время стали использовать методы криминалистики, в значительной мере из-за известной (в ряде случаев доказуемой) тенденции химической промышленности изображать удивленную невинность при обвинениях в загрязнении среды (допускаю, что подчас это удивление может даже быть непритворным). В интересующем нас случае химическая промышленность тоже оспаривала свою причастность к внесению ПХД в окружающую среду. Поэтому лишь интуиции и рвению зоологов мы обязаны тем, что сегодня уже неплохо знаем, каким образом ПХД попадает в природную среду; но об этом речь пойдет в следующем разделе.

Непосредственным выводом из полученных данных явилось прежде всего то, что все предыдущие сведения о вреде ДДТ (например, у птиц – остатки ДДТ в скорлупе яиц из брошенных кладок, погибшие эмбрионы, мертвые птицы), по всей вероятности, нуждаются в коррекции: возможно, что ДДТ повинен в этом только наполовину, остальное – результат воздействия ПХД. Однако вследствие этого лишь сместилась бухгалтерия: ведь если ПХД уже присутствуют в таких количествах, то для того, чтобы вызвать губительный эффект, теперь достаточно будет добавить значительно меньше ДДТ.

Во всяком случае, в качестве токсикантов окружающей среды ПХД ничуть не безопаснее, чем ДДТ: их вредные эффекты вполне сравнимы с теми, которые вызывают ДДТ или метилртуть. Грудное молоко у кормящих матерей в Японии насыщено ПХД до концентрации в среднем 32 мкг/кг; это вплотную приближается к предельному уровню, который еще допустим по нормам пищевой гигиены. Поэтому японское правительство рекомендовало беременным женщинам и кормящим матерям есть как можно меньше рыбы или вообще не употреблять ее в пищу.

Для специалиста по охране природы такое положение вещей влечет за собой два удручающих вывода: во-первых, постоянно следует иметь в виду, что в нашем поле зрения неожиданно может вдруг появиться такой токсикант окружающей среды, о котором раньше никто и не думал; во-вторых, именно в случае ПХД речь идет о практически не разлагающемся веществе, которое мы больше уже не сможем вывести из кругооборота природы. Понятно, почему видный шведский специалист по проблеме окружающей среды Йонельс (Johnels) предложил полностью запретить использование ПХД во всех видах технологии!

Эти факты стали известны лишь в последние годы, однако в результате быстрого прогресса науки название «полихлорированные дифенилы» превратилось за это время в более широкое понятие; химический анализ охватывает уже различные типы ПХД, ведется исследование различных путей их появления в природной среде и разнообразных токсических воздействий.

Дополнительная опасность, связанная с ПХД, заключается в том, что они в то же время облегчают поглощение кадмия (и накопление его в почках); например, у подопытных животных содержание кадмия увеличилось почти вдвое.

22. ПХД как токсиканты природной среды

С химической стороны ПХД представляют собой смесь полимеров с различным содержанием хлора (приблизительно от 40 до 60%); по своим физическим свойствам это высоковязкие жидкости. В настоящее время точные анализы ПХД у птиц или рыб в пищевых цепях позволяют раздельно определять высоко– и низкохлорированные ПХД; последние, по-видимому, аккумулируются живыми организмами в несколько меньших концентрациях, чем высокохлорированные. В специальной литературе по данному вопросу сообщается уже о 39 различных индивидуальных ПХД.

В технике ПХД используются как изоляционные жидкости и жидкости для высоких давлений в трансформаторах, в качестве пластификаторов для пластмасс, лаков и лакокрасочных материалов и, наконец, как материалы-носители и растворители для пестицидов. Кроме того, как уже упоминалось, существует подозрение, что ПХД намеренно (но негласно) добавляют в инсектицидные препараты. Это позволило бы, в частности (например, в случае различных наполнителей), объяснить, почему коммерческие препараты пестицидов, изготовляемые различными фирмами, даже при будто бы одинаковом процентном содержании одних и тех же активных веществ нередко сильно различаются по своим свойствам.

В биологическом отношении ПХД – одни из самых страшных ядов среди хлорорганических инсектицидов, еще более эффективные, чем ДДТ и, что самое главное, практически неразрушающиеся. ПХД можно обнаружить повсюду: они выносятся со сточными водами в окружающую среду, их находят как в самих сточных водах, так и в речном иле, в морской воде, в древесине, в бумаге. Они выявлены в жировой ткани хищных и морских птиц, а также в их яйцах.

Раньше думали, что главным источником ПХД в воде океанов служит корабельный лак. Теперь известно, что ПХД могут быть продуктами расщепления ДДТ под действием ультрафиолетовых лучей. Однако даже это расщепление ДДТ вместе с современным промышленным применением ПХД еще не объясняет, почему так много ПХД находят сейчас в окружающей нас природной среде. Скорее всего следует предположить, что в этом повинно прежнее широкое употребление карболинеума в качестве средства для защиты древесных пород («садовый карболинеум»). Как известно, карболинеум получали путем хлорирования в термических условиях высококипящей каменноугольной смолы, при необходимости в присутствии катализаторов этой реакции. Если при этом в тяжелой фракции каменноугольной смолы оказывался дифенил, то при хлорировании легко могли образовываться хлорированные дифенилы.

В атмосферу ПХД поступают также в результате улетучивания из растений и ягод. В новые жилые дома они попадают в составе лаков, красок и других химикатов, которые находят все большее применение в современной строительной технике. Анализы, произведенные в таких новостройках, выявили (наряду с другими вредными веществами) особенно много ПХД.

Так как в Канаде при проведении лесоохранных мероприятий в составе пестицидов распылялись также и ПХД, то бумага из канадской древесины содержала эти вещества. И при использовании пакетов для муки, изготовленных из такой бумаги, ПХД диффундировали в муку.

Вот цифра, которая как раз у меня под рукой: доза ПХД, равная 5 мг/кг, в суточном рационе американской норки приводила к потере способности к размножению.

У пяти форм ПХД была выявлена четкая канцерогенность в опытах с грызунами. Кроме того, у лиц, в силу своей профессии соприкасающихся с ПХД, была установлена повышенная частота возникновения злокачественных меланом; таким образом, по крайней мере некоторые ПХД могут быть источником канцерогенной опасности для человека.

Хищные птицы, будучи концевыми звеньями пищевой цепи, относятся к особенно угрожаемым видам в результате кумуляции таких стойких хлор-органических соединений, как ДДТ и его метаболиты, а также ПХД. Исследования, проведенные в 1974...1975 гг., показали, что, судя по найденным соотношениям ДДТ/ДДЭ, у ястреба-тетеревятника, ястреба-перепелятника и белого аиста намечается снижение содержания этих веществ. «Напротив, остаточные количества ПХД, особенно у хищных птиц, все еще относительно велики».

Таким образом, результаты этих исследований говорят о том, что введенные в ГДР в 1970 г. ограничения на применение ДДТ уже привели к положительным сдвигам. Тот факт, что соотношение ДДТ/ДДЭ в яйцах ястреба-тетеревятника лежит в пределах от 1: 25 до 1: 45, а в яйцах ястреба-перепелятника от 1: 60 до 1: 70, указывает на то, что в последнее время не происходило поглощения неизмененного инсектицида или же оно было очень незначительным. В отличие от этого в Норвегии в период 1965...1967 гг. для яиц ястребов-тетеревятников были получены соотношения от 1: 2,3 до 1: 18.

Накопление липофильных и очень стойких ПХД в яйцах хищных птиц, где их иногда бывает значительно больше, чем остатков ДДЭ, – это, безусловно, результат многообразного использования ПХД в самых различал ных отраслях промышленности. Найденные концентрации, вероятно, должны вызывать тревогу, особенно в связи с данными Тумасониса и др. (Tumasonis et al., 1973) о том, что у многих цыплят возникали аномалии, когда содержание ПХД в желтке куриных яиц достигало 15 мг/кг или превышает эту величину. Хотя чувствительность разных видов, безусловно, не одинакова, отнюдь не исключено, что высокие концентрации ПХД оказывались причиной бесплодия. В связи с этим необходимо сделать все возможное, чтобы предотвратить дальнейшее загрязнение окружающей среды полихлорированными дифенилами.

В озере Верхнем в Северной Америке есть полностью изолированный и охраняемый как заповедник остров Айл-Ройал, на котором находится озеро Сискивит. Рыбы этого озера содержат ПХД в относительно высоких концентрациях. Для того чтобы выяснить, в чем тут дело, был исследован снег, и неожиданно оказалось, что на озере Сискивит свежий снег содержит в 5 раз больше ПХД, чем снег в различных крупных городах США. Это показывает, что в настоящее время ПХД широко разносятся ветром и могут даже в отдаленных нетронутых местностях причинять очень большой (или по меньшей мере значительный) вред окружающей среде.

Лишь недавно была наконец-то найдена возможность обезвреживать ПХД. Быстрые электроны могут изменять структуру ПХД и других находящихся в воде токсикантов, что-приводит к частичной или полной потере ими токсичности. Этот эффект основан на том, что высокоэнергетические электроны, сталкиваясь с молекулами воды, расщепляют их на весьма реакционноспособные осколки, в том числе радикалы гидроксила (ОН-группы). Так как эти радикалы связываются в воде с органическими веществами, образуются модифицированные молекулы, например из ПХД – спирты, которые растворимы в воде.

При облучении еще более быстрыми электронами ПХД, содержащиеся в речном иле, могут быть даже полностью обезврежены. Таким образом, намечается способ устранения токсического действия подобных ценных в техническом отношении веществ.