Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию - Фелленберг Г.
ISBN 5-03-002857-9
Скачать (прямая ссылка):
Среди окистительнс-восстановительньгх реакций более заметную роль играют реакции окисления, так как они катализируются ионами
7.1. Средства борьбы с вредителями и возбудителями болезней растений_ 193
тяжелых металлов, которые в настоящее время широко рашюстра-нены в экосфере. При этом образуются органические радикалы, которые в дальнейшем могут вступать в разнообразные реакции:
RQOH + Me+-* RO* +Me+ + "ОН (7.2)
RQOH + Me2+ -+ ROO* + H+ + Me+ (7.3)
В реакции гидролитического разложения в первую очередь вступают сложные эфиры карбоновых и фосфорной кислот. Среди средств борьбы с сельскохозяйственными вредителями все большее значение приобретают сложные эфиры фосфорной кислоты. В первую очередь речь идет о тризамещенных фосфатах; в присутствии ионов OH- эти фосфаты переходят в двузамещенные фосфаты:
RO J) Ro о
X +H2O^ul^ X <7-4>
RCT OR ROX NOH
Двузамещенные фосфаты в дальнейшем подвергаются гидролизу в кислой среде. При этом четко проявляется тенденция к замедленному ходу гидролиза у таких тиофосфатов, как паратион, систокс и малатион.
_ Паратион
H5C2-O q_// \v_NO,
О-
Этот замедленный гидролиз, однако, не характерен для тиоловых эфиров. Но тиофосфаты значительно чаще используются в качестве пестицидов, чем легкогидролизующиеся тиоловые эфиры. Поэтому следует учитывать то, что биотический распад пестицидов протекает медленно, а значит, вредное воздействие на природную среду осуществляется длительное время.
Биотические процессы распада протекают значительно быстрее, чем абиотические, как это видно из разд. 4.3. Скорость распада зависит от концентрации ферментов, т.е. от количества микроорганизмов, подлежащих обработке соответствующим пестицидом. Как правило, процессы метаболизма в организмах теплокровных животных осуществляются быстрее, чем в организмах, не имеющих собственной системы терморегуляции.
Большую роль в разрешении загрязняющих веществ имеют процессы окисления. Катализаторами этих процессов служат ме
194
7. Токсичность предметов потребления
нее специфичные смеси ферментов — оксигеназ и дегидрогеназ. Подобные реакции не сводятся только к введению спиртовых групп в углеводороды, например, по схеме:
R-H + O2 + NADPH + H+ -> ROH + H2O + NADP + (7.5)
Возможно также окисление спиртов в альдегиды и альдегидов в карбоновые кислоты. При окислении двойной связи —C=C- образуются эпоксиды (уравнение 6.8). При гидролизе ароматических соединений возможно перемещение заместителей в ядре, как, например, у 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-Д) (уравнение 7.6).
о-сн,-соон
(7.6)
он
Среди реакций восстановления можно назвать превращение ке-тонов во вторичные спирты и нитросоединений в амины.
Среди процессов биотического распада особое значение имеют реакции окисления и восстановления, ведущие к образованию соединений с повышенной растворимостью в воде, например, соединений с гидроксильными группами. Эти метаболиты легко выводятся из многоклеточных организмов, в том числен человека через специальные органы и выходят из обмена веществ организма. Таким образом возможно освобождение организма от ядовитых веществ, если даже сами метаболиты остаются токсичными.
При ферментативном гидролизе распад сложных эфиров протекает так же, как и при абиотическом гидролизе (уравнение 7.4). Расщепление сложных эфиров осуществляется только специфически действующими ферментами.
Реакции конъюгации представляют собой процессы, при которых первичные метаболиты посторонних для организма веществ соединяются с эндогенными продуктами обмена веществ в орга
7,1. Средства борьбы с вредителями и возбудителями болезней растений
195
низме (ацетатами, аминокислотами, углеводами, а также сахарными кислотами). Эти процессы у человека и животных протекают главным образом в печени. Образующиеся продукты (конъ-югаты), как правило, легче выводятся из организма. Реакции конъюгации катализируются трансферазой.
7.1.3. Токсичность
Токсическое действие препарата по борьбе с вредителями или любого другого ксенобиотика* осуществляется лишь при определенных условиях.
Прежде всего препарат должен проникнуть в клетку организма и достигнуть в ней определенной концентрации, которая превышает предел его токсического воздействия. При распределении препарата по всему организму этот предел может быть выражен отношением массы препарата к массе всего организма в мг/кг. Концентрация препарата в клетке определяется такими факторами, как его содержание в окружающей среде, скорость сорбции, метаболизм и скорость выведения. Наряду с этими факторами необходимо учитывать также возможность накопления в организме посторонних веществ и без процессов метаболизма, например при отложении в жировых тканях. Такие биологически неактивные депоненты при распаде жиров вновь могут увеличить активную концентрацию посторонних веществ в организме.
Попавшее в организм постороннее вещество, как правило, становится физиологически активным только в том случае, если оно предварительно соединится с рецептором (за исключением веществ, обладающих осмотической активностью). В качестве рецепторов могут служить белки мембран, ферменты и другие белки, способные встраиваться в биологические процессы, например тубулин, актин и миозин.
