CC BY
11
Оригинальная статья
© СИНИЦКАЯ Т.А., ПЛЕТЕНЕВ П.А., 2022
онлайн
Читать
Read online И:
Синицкая Т.А., Плетенев П.А.
Современные методические подходы к нормированию пестицидов
ФБУН «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия
В современном мире, находящемся на пороге численности в 8 млрд человек, вопрос продовольственной безопасности занимает одно из ведущих мест. В связи с ограниченным количеством сельскохозяйственных угодий необходимо увеличивать урожайность полей, что практически невозможно без применения химических средств защиты растений. Однако применение пестицидов несёт в себе огромные риски для здоровья населения. Внесение пестицидов при обработке сельскохозяйственных угодий может привести к попаданию этих веществ различными путями в организм человека. С внутрипочвенным и боковым стоками пестициды могут перемещаться в воды водоёмов и оттуда попадать в систему централизованного водопровода или же в воду, отбираемую из водоисточников жителями близлежащих к сельскохозяйственным полям поселений. Действующие вещества пестицидов, обладающие летучестью, могут испаряться с поверхности почвы и переноситься на большие расстояния. Помимо этого источником риска для здоровья населения является транслокация пестицидов из почвы в растения, что может в дальнейшем привести к попаданию в организм человека с продуктами питания действующих веществ в концентрациях, превышающих максимально допустимые уровни (МДУ). Стойкие пестициды могут накапливаться в почве и впоследствии привести к нарушению её функционирования. Все перечисленные выше обстоятельства свидетельствуют о том, что гигиеническая регламентация пестицидов является важнейшим аспектом обеспечения безопасности населения. Авторами настоящего исследования предлагается наряду с величиной ПДК (предельно допустимая концентрация) использовать устанавливаемые на её основе показатели: предельно допустимый уровень внесения (ПДУВ) и безопасное остаточное количество (БОК). Эти величины позволят повысить уровень защиты населения от потенциального вреда пестицидов, применяемых в практике сельского хозяйства, для конкретных почвенно-климатических зон.
Ключевые слова: почва; пестициды; нормирование; ПДК; предельно допустимый уровень внесения; безопасное остаточное количество
Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике или иных документов.
Для цитирования: Синицкая Т.А., Плетенев П.А. Современные методические подходы к нормированию пестицидов в почве. Гигиена и санитария. 2022; 101(10): 1240-1242. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2022-101-10-1240-1242 https://elibrary.ru/uubezv
Для корреспонденции: Плетенев Павел Александрович, канд. биол. наук, и. о. рук. отд. гигиенического нормирования и мониторинга химических веществ в почве ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи. E-mail: [email protected]
Участие авторов: все соавторы внесли равнозначный вклад в исследование и подготовку статьи к публикации.
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи. Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Поступила: 26.08.2022 / Принята к печати: 3.10.2022/ Опубликована: 23.10.2022
Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman of the Federal Service for Supervision in Protection of the Rights of Consumer and Man Wellbeing, Mytishchi, 141014, Russian Federation
In the modern world, which is on the threshold of eight billion people, the issue of food security takes one of the leading places. Due to the limited amount of agricultural land, it is necessary to increase the yield of the fields, which is almost impossible without the use of chemical plant protection products. In turn, the use of pesticides carries huge risks to public health. Application ofpesticides in the cultivation of agricultural lands can lead to their transfer into the human body in different ways. Pesticides can be transported with subsurface and lateral runoff into water reservoirs, from where they can reach the centralized water supply or be withdrawn from water sources by residents of settlements close to agricultural fields. Pesticide active volatile ingredients can evaporate from the soil surface and move over long distances. In addition, translocation of pesticides from soil to plants is a source of public health risk, which may result in further transfer of active substances in concentrations exceeding maximum residue levels (MRL) into human foodstuffs. In the same time, persistent pesticides can accumulate in the soil and subsequently lead to disruption of soil functioning. Therefore, hygienic regulation of pesticides is the most important issue in ensuring public safety. In addition to MAC values, it is proposed to use values based on the MAC: maximum allowable application level (MAEL) and safe residual quantity (SRQ). These values would allow to increase the level ofprotection of the population from potential harms ofpesticides used in agricultural practices for specific soil and climate zones.
Keywords: soil;pesticides; regulation; MAC; MAEL; SRQ
Compliance with ethical standards. This study does not require the conclusion of a biomedical ethics committee or other documents.
For citation: Sinitskaya T.A., Pletenev P.A. Modern methodological approaches to the regulation of pesticides in soils. Gigiena i Sanitariya (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2022; 101(10): 1240-1242. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2022-101-10-1240-1242 https://elibrary.ru/uubezv (In Russian)
For correspondence: Pavel A. Pletenev, MD, PhD, Acting Head of the Department of Hygienic Regulation and Monitoring of Chemicals in Soil of the Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman of the Federal Service for Supervision in Protection of the Rights of Consumer and Man Wellbeing, Mytishchi, 141014, Russian Federation. E-mail: [email protected] Information about authors:
Sinitskaya T.A., https://orcid.org/0000-0003-1344-3866 Pletenev P.A., https://orcid.org/0000-0002-8814-3086 Contribution. All co-authors made an equal contribution to the research and preparation of the article for publication. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Acknowledgement. The study had no sponsorship.
Received: August 26, 2022 / Accepted: October 3, 2022 / Published: October 23, 2022
в почве
Tatyana A. Sinitskaya, Pavel A. Pletenev
Modern methodological approaches to the regulation of pesticides in soils
https://doi.org/10.47470/0016-9900-2022-101-10-1240-1242
PREVENTIVE TOXICOLOGY AND HYGIENIC STANDARTIZATION
Original article
Почва по сравнению с другими объектами среды обитания служит местом максимального накопления пестицидов. В связи с тем, что почва является звеном биосферы, откуда начинаются и где заканчиваются многочисленные пути миграции по почво-водно-воздушным и пищевым цепям, возникает необходимость строгой регламентации содержания пестицидов в почве в качестве дополнительного критерия степени загрязнения сопредельных сред на допустимых уровнях [1].
Пестициды являются одним из основных экзогенных химических загрязнителей окружающей среды, которые в различной степени воздействуют на здоровье человека. Пестициды сознательно вносятся в агрофитоценозы для достижения хозяйственных целей. Данные химические вещества обладают выраженной биологической активностью, стойкостью и миграционной способностью в сопредельных средах (почва, вода, воздух, растения), способны циркулировать в биогеоценозах, что обусловливает их косвенное опосредованное влияние на состояние здоровья населения.
Внедрение новых химических средств защиты растений в практику сельского хозяйства возможно лишь после всестороннего токсиколого-гигиенического изучения и гигиенической регламентации, что является основой для предотвращения неблагоприятного влияния пестицидов на здоровье работающих и населения, а также на санитарное состояние окружающей среды.
Принципы гигиенического нормирования пестицидов в почве основаны на установлении таких безопасных количеств ксенобиотиков в исследуемой среде, при которых переход в сопредельные среды не превышает установленных гигиенических нормативов для этих сред (ПДК и МДУ). Такой подход исключает негативное влияние пестицидов на организм человека и среду обитания.
Обоснование ПДК действующих веществ пестицидов в почве проводится с учётом требований о проведении экспериментальных исследований в экстремальных почвенно-климатических условиях, способствующих максимальной миграции изучаемого вещества в контактирующие с почвой среды (вода, атмосферный воздух, растения), а также обеспечивающих наиболее интенсивное воздействие действующего вещества пестицида на процессы самоочищения и почвенный микробиоценоз. Соблюдение этих требований обеспечивает значительный коэффициент гигиенической прочности разработанных для почвы ПДК [2].
В свою очередь в естественном натурном эксперименте при существующем многообразии возможных комбинаций почвенно-климатических факторов невозможно создать абсолютно одинаковые условия. Такие стандартные условия можно создать лишь в лабораторном эксперименте, в связи с чем ПДК пестицидов в почве является единой величиной для любых почвенно-климатических условий.
Следовательно, ПДК пестицидов является условной для реальных типов почв, эталонной, отсчётной величиной, установленной в экстремальных, строго регламентированных почвенно-климатических лабораторных условиях. Это лишь единица масштаба, от которой ведут измерение степени опасности загрязнения почвы химическими веществами. В то же время для конкретных почвен-но-климатических условий должна быть установлена региональная величина ПДК, обеспечивающая безопасное для здоровья людей содержание пестицидов. Последнее обусловлено тем, что на «поведение» пестицидов в почве (стабильность, фитоаккумуляцию, миграцию в атмосферный воздух и источники водоснабжения) оказывают влияние многочисленные факторы почвы (содержание гумуса, рН и др.) и климатические условия. Поскольку таких комбинаций типов, подтипов, видов почвы и климатических условий может быть очень много (до нескольких тысяч), устанавливать экспериментально региональные ПДК практически невозможно и экономически нецелесообразно. Однако нельзя и не учитывать влияния различных по-чвенно-климатических условий на «поведение» химиче-
ских веществ в почве. Поэтому возникла необходимость изыскания простой методики определения поправочных коэффициентов запаса, умножив на которые единую ПДК почвы можно получить региональные ПДК. Эти коэффициенты именуются «предельно допустимый уровень внесения или поступления химического вещества в почву» (ПДУВ) и «безопасное остаточное количество химических веществ в почве» (БОК).
ПДУВ (кг/га) рассчитывается для конкретных почвен-но-климатических условий на основе ПДК. ПДУВ определяют на 1-е сутки после внесения химического вещества в почву. Величина ПДУВ гарантирует накопление изучаемого пестицида в товарных частях растений к моменту сбора урожая в количествах, не превышающих максимально допустимого уровня (МДУ), и содержание в атмосферном воздухе к моменту выхода рабочих на поля и в воде водоисточников к моменту поступления фильтрата в подземные воды или поверхностного стока в водоёмы в концентрациях, не превышающих соответствующих ПДК. Определение ПДУВ очень важно для норм санитарного контроля, поскольку позволяет контролировать соблюдение норм расхода пестицидов и определять величину опасности загрязнения ксенобиотиками.
При определении ПДУВ в почве учитывают, что интегральными показателями, отражающими региональные по-чвенно-климатические условия, являются показатели стабильности (например, период полураспада ВТ50) пестицидов в почве.
Методика определения ПДУВ в конкретных почвен-но-климатических условиях основана на комплексе экспериментальных исследований по изучению функциональной зависимости стабильности ДДТ — наиболее стойкого органического загрязнителя [3] — от комплекса почвенно-климатических факторов (содержание гумуса, пористость почвы, рН, бактериальная обсеменённость и ферментативная активность почвы, количество осадков, продолжительность инсоляции, средняя и максимальная температура почвы за вегетационный период и др.). Функциональную зависимость между остаточными концентрациями и почвенно-климатическими факторами определяют на основании экспериментальных данных о стойкости пестицида в почве.
В общем виде формула расчёта ПДУВ (кг/га) выглядит следующим образом:
ПДК • 102 •(!
ПДУВ
F
где ПДК — это определённая в лабораторных условиях предельно допустимая концентрация пестицида, мг/кг; d — плотность абсолютно сухой почвы, кг/дм3; ^ — аналитическая функция стабильности исследуемого пестицида.
Для определения ПДУВ любого пестицида применяют аналитическую функцию (Б) стабильности ДДТ в различных климато-ландшафтных условиях и результаты экспериментального изучения стабильности (БТ50) данного пестицида в конкретных климато-ландшафтных условиях. Исходя из того, что ДДТ обладает максимальной среди органических пестицидов стабильностью, расчёт ПДУВ проводится сравнением стабильности (БТ50) ДДТ и изучаемого пестицида для данных региональных условий. При этом учитывается то обстоятельство, что БТ50 является интегральным показателем, характеризующим особенности «поведения» пестицида в конкретных почвенно-климати-ческих условиях.
Имея экспериментальные данные о БТ50 изучаемого пестицида для данного типа почвы и данные о БТ50 для ДДТ в этом же типе почвы, можно рассчитать величину поправочного коэффициента ПДУВ. Под поправочным коэффициентом ПДУВ (Кпдув) подразумевают величину, которая показывает, во сколько раз ПДУВ данного пестицида для конкретных почвенно-климатических условий превышает ПДУВ ДДТ для тех же условий.
Gigiena i Sanitariya (HYGIENE & SANITATION, RUSSIAN JOURNAL). Volume 101, Issue 10, 2022
1241
Оригинальная статья
Величину Кпдув определяют по следующей формуле: БТ50ддт • 100 • 2d
К
пдув "
ВТ50пестицида • F®a:r
где БТ50ддт — период полураспада ДДТ в определённых климато-ландшафтных условиях в зависимости от типа почвы, сут; БТ50пестицида — период полураспада пестицида в данных региональных условиях, определяется экспериментально, сут; d — плотность почвы, кг/дм3; ^ддт — аналитическая функция стабильности ДДТ в различных климато-ланд-шафтных условиях.
Тогда ПДУВ изучаемого пестицида для конкретных условий определяют по формуле:
ПДУВпест = Кпдув • ПДКпест.
Исходя из вышесказанного, имея данные по стойкости пестицидов в конкретных почвенно-климатических условиях и установленную в лабораторных условиях величину ПДК пестицида, для целей предупредительного санитарного надзора рассчитаются величины ПДУВ для применяемых пестицидов.
В то же время при осуществлении текущего санитарного надзора необходимо знать безопасное для здоровья населения содержание пестицидов не только в начальный период, но и в другие сроки. Наиболее важными с гигиенической точки зрения сроками являются следующие: 1 — время перед началом полевых работ; 2 — время выхода рабочих на поля; 3 — время перед повторным внесением химического вещества в почву.
Характеристики степени опасности загрязнения почвы пестицидами для здоровья людей в эти сроки следует определять с помощью величины БОК. БОК — это безопасное остаточное количество (мг/кг) пестицида в почве для конкретных почвенно-климатических условий в контрольный момент времени. Величину БОК рассчитывают на основе экспериментально установленной величины ПДК действующего вещества пестицида, его поведения в конкретных почвенно-климатических условиях и времени контроля. Поскольку контроль безопасных остаточных количеств пестицидов в почве должен проводиться в три срока, следует различать и определять фоновые безопасные количества (БОКф - фоновое), безопасные количества перед выходом рабочих на поля после применения пестицида (БОКв - БОК выхода) и безопасные количества пестицида перед повторным внесением (БОКп -БОК повторное).
Гигиеническое значение БОКф обусловлено тем, что оно характеризует фоновое содержание повторно применяемого вещества. Зная величину БОКф, можно сделать заключение о возможности превышения применяемой в конкретных региональных условиях нормы расходы пестицида над ПДУВ. Гигиеническое значение определения БОКв состоит в том, что эта концентрация гарантирует безопасность для здоровья людей, вышедших на работу после применения пестицида. Наконец, определение концентрации вещества перед повторным его внесением в почву (БОКп) позволяет выяснить, не будет ли региональная норма рас-
хода пестицида при повторном применении превышать ПДУВ.
Величину БОК определяют как допустимую остаточную концентрацию пестицида в региональных условиях в контрольный момент времени по формуле:
БОК
ПДК • F(TK) : 100 ;
где ДТк) — остаточные количества пестицида в почве в каждом из трёх контрольных моментов времени, %.
По аналогии с методикой расчёта ПДУВ величина БОК для пестицидов рассчитывается на основе экспериментально установленной ПДК пестицида в почве, аналитической зависимости стойкости ДДТ от почвенно-клима-тических факторов и поправочного коэффициента Кбок по формулам:
БОКф = ПДКпест • Кф, БОКв = ПДКпест • Кв, БОКп = ПДКпест • Кп,
где БОКф — БОК фоновое, мг/кг; БОКв — БОК выхода, мг/кг; БОКп — БОК повторное, мг/кг; Кф, Кв, Кп — поправочные коэффициенты; ПДКпест — предельно допустимая концентрация пестицида, мг/кг.
Поправочные коэффициенты рассчитываются по следующим формулам:
_ БТ50ддт • Вддт (365 сут)
Кф
Кв
Кв
БТ50пестицида • 100
РТ50ддт • FjCTT (i сут) БТ50пестицида • 100
РТ50ддт • Fgxr (j сут) БТ50пестицида • 100
где Кф, Кв, Кп — поправочные коэффициенты для расчёта БОКф, БОКв, БОКп соответственно; БТ50ддт — период полураспада ДДТ в конкретных почвенно-климатических условиях, сут; БТ50пест — период полураспада пестицида в конкретных почвенно-климатических условиях, определённый экспериментально, сут; ^ддт — аналитическая функция стабильности ДДТ в конкретных почвенно-климатических условиях для контрольных моментов времени.
Заключение
Современное гигиеническое нормирование пестицидов в почве базируется на единой величине ПДК, которая устанавливается на основе проведения экспериментальных исследований в экстремальных почвенно-климатических лабораторных условиях. В дальнейшем на основе единой величины ПДК устанавливаются величины ПДУВ (предельно допустимый уровень внесения) и БОК (безопасные остаточные количества), учитывающие региональные особенности почв. Данные величины позволят оценить безопасность для здоровья населения сельскохозяйственного применения пестицидов в условиях конкретных почвенно-климатических зон.
Литература
(п. 3 см. References)
1. Ракитский В.Н. Научные достижения отечественной гигиены и 2. Гончарук Е.И., Сидоренко Г.И. Гигиеническое нормирование химических токсикологии пестицидов. Здравоохранение Российской Федерации. веществ в почве. М.: Медицина; 1986.
2008; 52(1): 15—6.
References
1. Rakitskiy V.N. Scientific achievements of Russian hygiene and toxicology of pes- 3. Nunez-Delgado A., ed. Sorbents Materials for Controlling Envi-ticides. Zdravookhranenie Rossiyskoy Federatsii. 2008; 52(1): 15—6. (in Russian) ronmental Pollution: Current State and Trends. Elsevier; 2021.
2. Goncharuk E.I., Sidorenko G.I. Hygienic Regulation of Chemicals in the Soil https://doi.org/10.1016/C2019-0-01212-5 [Gigienicheskoe normirovanie khimicheskikh veshchestv v pochve]. Moscow:
Meditsina; 1986. (in Russian)
