4.6. Хімія розповсюджених забруднювачів

4.6.1. Поліциклічні хлоровані вуглеводні

Пестициди, що містять хлор (ДДТ, гексахлоран, діоксин, дибензфуран та ін.), вирізняються не тільки високою токсичністю, а й надзвичайною біологічною активністю і здатністю накопичуватися в різних ланках харчового ланцюга (табл. 4.8). Навіть у незначних кількостях пестициди пригнічують імунну систему організму, підвищуючи таким чином його чутливість до інфекційних захворювань. У більш високих концентраціях ці речовини спричинюють мутагенну і канцерогенну дію на організм людини. Тому останнім часом найбільше застосовують пестициди з низькими нормами витрати (5–50 г/га), поширення набувають безпечні синтетичні феромони й інші біологічні методи захисту.

Таблиця 4.8

Біологічне посилення ДДТ в харчовому ланцюгу

(за П.Ревелем, Ч.Ревелем)

Ланка харчового ланцюга	Вміст ДДТ, млн−1
Птиця	3–76
Велика риба	1–2
Дрібна риба	0,2 – 1,2
Планктон	0,04
Вода	0,00005

4.6.1.1. Проблема ддт

Будь-яке обговорення розкладання хлорованих пестицидів має початися з розгляду ДДТ із кількох причин. ДДТ був першою синтетичною органічною речовиною, що використовувалася у великих кількостях для боротьби з комахами-шкідниками. Через це небажані побічні ефекти хлорованих вуглеводнів уперше були виявлені саме при використанні ДДТ.

Хронологія ДДТ почалася в 1874 році, коли його відкрив німецький хімік Зейдлер. ДДТ залишалося лабораторною дивиною, доки в 1939 році Пауль Мюллер не відкрив його здатність контролювати комах. ДДТ був швидко прийнятий для широкого застосування в сільському господарстві і програмах охорони здоро-в’я; вважалося, що це – найбільш ефективний відомий засіб для викорінювання хвороб, що передаються комахами (тобто малярії). Ці переваги вважали настільки істотними, що в 1948 році Мюллер був номінований на Нобелівську премію в медицині за виявлення інсектицидних властивостей ДДТ. Перша доповідь про екологічні проблеми, пов’язані з використанням ДДТ, була видана у 1950 році. За цією доповіддю в 1962 році вийшла публікація Рейчел Карсон «Тиха весна» («Silent Spring»). «Тиха весна» документувала руйнівний вплив ДДТ на екосистему і дала початок природоза-хисним рухам. У 1970 використання ДДТ було припинено в Сполучених Штатах, і розвинуті країни незабаром прийняли подібні обмеження на використання ДДТ. На жаль, ДДТ усе ще широко використовується в слаборозвинених країнах.

Проблеми з ДДТ пов’язані з його молекулярною будовою. ДДТ – звичайна назва для 1,1,1-трихлор-2,2-біс(p-хлорфеніл) етан. Молекулярна будова показана нижче (рис. 4.3).

Рис.4.3. Формула ДДТ, або 1,1,1-трихлор-2,2-біс(p-хлорфеніл) етан.

Коли концентрація ДДТ у молоці матерів-годувальниць у США перевищила ГДК у 4 рази Всесвітня організація охорони здоровʼя (ВООЗ) заборонила ДДТ. Послідовність заборони: Нова Зеландія, СРСР, Угорщина, Швеція, Данія, Фінляндія й ін. Хоча були відступи від цієї заборони: в СРСР ще довго опилювали тайгу ДДТ для боротьби з енцефалітним кліщем. ДДТ дотепер використовується в деяких штатах Австралії, Китаю для обпилення плодових дерев. Виробляє ДДТ, як і колись, Індія – до 4200 тонн щорічно (1980).

ДДТ може викликати інверсію нащадків. В одній із колоній чайок у Каліфорнії після обробки гнізд ДДТ з’явилося в чотири рази більше жіночих осіб, ніж чоловічих. Коли в яйця чайок упорскували ДДТ, половина чоловічих зародків перетворилася в жіночі.

У людини ДДТ акумулюється насамперед у мозку, здатність мозку нормально функціонувати руйнується. ДДТ діє на мозок як нервово-паралітична отрута.

Водорості кладофору за три дні витягають з води стільки ДДТ, що його концентрація зростає в 3000 разів. Асцидії концентрують ДДТ у мільйон разів.

ДДТ – вуглеводень, тобто він не розчиняється у воді, але розчиняється в оліях і жирах. Він погано розкладається на інші речовини, і тому залишається в ґрунті набагато довше після застосування для обробки сільськогосподарських зернових культур. Усі хлоровані вуглеводні мають ці властивості. Стійкість інсекти-цидів наведна в табл. 4.7.

Жиророзчинність хлорованих вуглеводнів веде до того, що вони накопичуються на всій довжині ланцюга живлення. У результаті організм, що перебуває на вершині ланцюга живлення, має надмірно високий рівень хлорованих вуглеводнів у жирі свого тіла, їхні рівні значно перевищують вміст хлорованих вуглеводнів у ґрунті чи воді.

Свіжі дані, взяті з озера Кариба в Африці, показують, як рі-вень ДДТ 0,39 часток на мільйон (ppm) у відкладеннях збільшився в ланцюзі живлення до 9,5 ppm у великому баклані (птах, який їсть рибу) і до 34,5 ppm у крокодилі. На рис. 4.4 показано зміни концентрації ДДТ в екосистемі озері Кариба.

При поточному порівнянні товщини шкаралупи з історичними даними стало зрозуміло, що товщина шкаралупи зменшилася з початком широко розповсюдженого використання ДДТ.

Залишки ДДТ були виявлені в більшій частині їжі, використаної у Сполучених Штатах з 1940-их до 1970-их, через велику кількість ДДТ, що використовувалися при обробленні сільськогосподарських зернових культур.

Як видно з табл. 4.10, ДДТ зберігався в жирі людей, що вживали цей харчовий продукт, Цікаво спостерігати, як знизилися рівні ДДТ у жирі після того, як використання ДДТ у Сполучених Штатах було заборонено.

Вміст ДДТ був корельований з істотними скороченнями популяції птахів. Спостереження на місцевості показали, що гнізда уражених видів містили роздавлені яйця (рис. 4.5).

Таблиця 4.9

Стійкість хлорованих вуглеводневих інсектицидів у сільськогосподарських ґрунтах

Інсектицид	Роки після використання	Відсоток залишку
Альдрин	14	40
Хлордан	14	40
Ендрин	14	41
Гептахлор	14	16
Дилан	14	23
Ізодрин	14	15
Гексахлор-циклогексан	14	10
Токсафен	14	45
Диелдрин	15	31
ДДТ	17	39

Рис. 4.4. Середні рівні ДДТ (нг/г жиру) для організмів в екосистемі озера Кариба

Таблиця 4.10

Середні норми ДДТ у жирі людей, що живуть у Сполучених Штатах, 1942–1978 ( ppm, мкг/г жиру).

Рік	Рівень ДДТ	Рік	Рівень ДДТ
1942	0	1970	11,6
1950	5,3	1972	9,2
1954 – 56	11,7	1974	6,7
1961 – 62	1,6	1976	5,5
1962 – 63	10,3	1978	4,8
1968	12,5	–	–

Р ис. 4.5. Фотографія розчавленого яйця каспійського сокола поряд з нормальним яйцем