Карбофенотион, также известный как Stauffer R 1303 , по названию производителя Stauffer Chemical , [2] является фосфорорганическим химическим соединением . Он использовался в качестве пестицида для цитрусовых [3] под названием Trithion . [4] Карбофенотион использовался в качестве инсектицида и акарицида . [5] Хотя он больше не используется, он по-прежнему является пестицидом ограниченного использования в Соединенных Штатах . [4] Это химическое вещество определено в США как чрезвычайно опасное вещество в соответствии с Законом о чрезвычайном планировании и праве сообщества на информацию . [6]
Карбофенотион — высокотоксичный инсектицид и акарицид из группы фосфорорганических соединений . Органофосфаты являются ингибиторами ацетилхолинэстеразы и нарушают передачу сигнала в холинергическом синапсе. [7] Он классифицируется как пестицид ограниченного использования (RUP) Агентством по охране окружающей среды (EPA). [8] [9] Карбофенотион используется в различных торговых марках, таких как Trithion. Этот пестицид содержит 80% карбофенотиона в качестве своего единственного активного ингредиента. Из-за широкого использования этих фосфорорганических соединений в девяностых годах в США он был наиболее распространенной причиной отравлений в сельском хозяйстве. [10]
Примером токсичности карбофенотиона было отравление семи членов семьи. Мука, которую они использовали в пищу, вероятно, была загрязнена карбофенотионом. Члены семьи заболели через четыре-шесть часов после приема пищи. Симптомами были тошнота и рвота, кроме того, один из членов семьи потерял сознание. Все члены семьи восстановили полную силу через шесть дней. [11]
Поскольку карбофенотион очень токсичен, его могут использовать только сертифицированные специалисты и лица, находящиеся под их непосредственным контролем. Для предотвращения ненужного воздействия на кожу требуется двухдневный интервал ожидания безопасности между применениями. [8] Соединение производится синтетическим путем. Чистое соединение представляет собой бесцветную или желтовато-коричневую жидкость, растворимую в большинстве промышленных растворителей. [9] Оно смешивается с большинством органических соединений, таких как спирты , кетоны и сложные эфиры . [12]
В 1972 году карбофенотион был оценен на Совместном совещании по остаткам пестицидов (JMPR). Во время этого совещания были рекомендованы временные допуски для продуктов питания, таких как некоторые фрукты, орехи и молоко в форме приемлемого суточного потребления (ADI). В 1975 году эти допуски были пересмотрены, и поскольку данные, на которых основывались ADI, были недоступны, ADI были отменены. Использование карбофенотиона в то время не указывало на необходимость дополнительных максимальных пределов остатков для сельскохозяйственных культур, по сравнению со совещанием в 1972 году. [11] Последнее совещание JMPR по этому соединению состоялось в 1980 году.
Карбофенотион — ароматический органофосфат с присоединенным хлоридом. При комнатной температуре выглядит как бесцветная или желтовато-коричневая жидкость. Имеет слабый запах, похожий на запах меркаптана (тухлых яиц). Температура кипения — 82 °C, а температура плавления неизвестна. Он относительно устойчив к нагреванию (ниже 82 °C). [8] [13]
Карбофенотион липофилен и поэтому нерастворим в воде. Он не вызывает коррозии, но может окисляться до фосфоротиоата. Карбофенотион может разлагаться в атмосфере в результате реакции с фотохимически полученными гидроксильными радикалами . Период полураспада этой реакции оценивается примерно в два часа. Эта реакция происходит не очень часто из-за низкого давления паров карбофенотиона (3,0 × 10−7 мм рт. ст. при 20 °C). Он не подвержен прямому фотолизу , поскольку поглощает очень мало УФ-излучения и не поглощает его выше 310 нм. Более важной судьбой может быть гидролиз . [13] [14]
Карбофенотион может быть синтезирован в два этапа из 4-хлортиофенола, хлористого водорода , формальдегида и O,O-диэтилдитиофосфата натрия. Сначала 4-хлортиофенол может реагировать с хлористым водородом и формальдегидом с образованием хлорметил-4-хлорфенилсульфида. На втором этапе хлорметил-4-хлорфенилсульфид реагирует с O,O-диэтилдитиофосфатом натрия с образованием карбофенотиона и хлорида натрия . [15] Обе реакции происходят спонтанно и показаны на рисунке ниже.
Механизм действия Карбофенотиона такой же, как и механизм его токсичности, который действует через ингибирование холинэстеразы , важнейшего фермента в производстве нейротрансмиттеров, содержащих эфиры на основе холина (например, ацетилхолина ). Неспособность производить эти нейротрансмиттеры приводит к сбою в передаче сигнала нейронными клетками. Это имеет широко распространенные последствия (см. побочные эффекты) и может быть смертельным. [8]
Эффективность карбофенотиона усиливается его очень длительной остаточной активностью и легким поглощением насекомыми. Главным образом липофильный характер карбофенотиона заставляет его задерживаться на растениях, на которые он наносится, и в окружающей почве в течение длительного времени. Это делает его эффективным против яиц, отложенных на обработанных растениях. Другим преимуществом его липофильного характера является то, что он легко проникает в насекомых через простой контакт. [8]
Метаболизм карбофенотиона у людей сопоставим с метаболизмом у мышей, насекомых и растений. Существует мало данных о количественной деградации карбофенотиона до окислительных и гидролитических соединений у млекопитающих. Было обнаружено, что у крыс более 75% введенной дозы выводилось с мочой в течение 24 часов. Поэтому предполагается, что карбофенотион быстро выводится и у людей. [ 12] Соединение наиболее токсично, когда оно не метаболизируется. Острая токсичность большинства метаболитов карбофенотиона была изучена на крысах. Они значительно менее токсичны и, таким образом, показывают, что метаболизм карбофенотиона, вероятно, не включает биоактивацию, а скорее детоксикацию . Двумя основными продуктами этого метаболизма являются сульфоксид и сульфон . [16] Было идентифицировано пять продуктов окисления: кислородный аналог карбофенотиона, сульфоксид и его кислородный аналог и, наконец, сульфоны и его кислородный аналог, все из которых изображены справа.
Первый основной путь деградации карбофенотиона у крыс — сульфоксидация, как показано справа. Этот продукт может быть далее преобразован в 4-хлорбензолсульфиновую и 4-хлорбензолсульфоновую кислоту. Второй основной путь включает образование 4-хлортиофенола, который далее преобразуется посредством метилирования и кольцевого гидроксилирования в 4-хлор-3-гидроксифенилметилсульфон. Затем он преобразуется примерно в равных пропорциях в сульфатные и глюкуронидные конъюгаты. [17] Кроме того, существуют метаболиты, которые предположительно возникают в результате расщепления связи PS, такие как 4-хлорфенилсульфинилметилметилсульфон. Обзор метаболитов и их встречаемости, изученной у крыс, можно найти в таблице ниже.
В одном исследовании на крысах было обнаружено, что в течение 48 часов 66% введенного карбофенотиона выводилось с мочой, а согласно другим экспериментам, для полного выведения требуется около шести дней. [18] В других исследованиях говорится, что даже спустя 14 дней уровень продукта окисления оставался определяемым. [19]
Карбофенотион используется как инсектицид и акарицид, основное применение которого заключается в защите цитрусовых , но он также используется для защиты хлопка от тли (тли) и паутинного клеща . Кроме того, он используется в сочетании с нефтью , а также в качестве пестицида против множества других вредителей на фруктах, орехах, овощах, сорго , кукурузе и других. Помимо этого, он используется для борьбы с паразитами на животных. [8] [17] [20] Тритион, Гарратион и Летокс — три примера марок пестицидов, которые работают с карбофенотионом (Тритион — это карбофенотион).
Люди, подвергшиеся воздействию карбофенотиона, демонстрируют широкий спектр симптомов. Он вызывает заболевание, типичное для ингибиторов холинэстеразы . Рвота , тошнота , диарея и чрезмерное слюнотечение — вот некоторые распространенные примеры. При вдыхании карбофенотион может страдать от ринореи и ощущения стеснения в груди. Поскольку карбофенотион влияет на активность нервов и мозга, также наблюдаются такие симптомы, как спутанность сознания, сильная слабость и сонливость. При всасывании через кожу у человека также наблюдаются мышечные сокращения. Единственный долгосрочный эффект, обнаруженный у людей, — это уменьшение количества эритроцитов и увеличение надпочечников . Последние два явления были обнаружены только у женщин. [8] Другие исследования долгосрочных эффектов проводились только на животных, и заявления о возможных экстраполяциях пока не делались.
Карбофенотион очень токсичен не только для людей, но и для других животных. Для многих различных животных определена LD50 , доза, при которой погибает 50% животных. В таблице ниже [8] указаны LD50 для некоторых видов птиц и водных организмов. Он очень токсичен для ракообразных , морских организмов, амфибий , пчел, а также для диких животных, но точные значения неизвестны. [8]
Также были изучены долгосрочные эффекты. Воздействие карбофенотиона оказывает отрицательное влияние на репродуктивность, по крайней мере, у крыс. Когда доза карбофенотиона 1–2 мг/кг/день была дана трем последующим поколениям, это привело к увеличению мертворождений и снижению выживаемости крысят. [21] Кроме того, исследование на 10–14 взрослых курах, которым давали ежедневную дозу карбофенотиона в течение 24 дней, показало признаки холинергического влияния, например , атаксию , слюнотечение и диарею , потерю веса тела и затрудненную яйцекладку. [16]
Карбофенотион может всасываться в организм при вдыхании его аэрозоля , через кожу и при приеме внутрь. Воздействие при приеме внутрь высокотоксично, но всасывание через кожу почти столь же токсично. Острая токсичность возникает, поскольку большинство эффектов проявляются вскоре после попадания в организм. Карбофенотион влияет на нервную систему, ингибируя холинэстеразу . Признаков хронических или канцерогенных эффектов не наблюдается. [8]
EPA классифицировало карбофенотион как категорию I — высокотоксичный. [8] Токсичность для человека пока не изучена достаточно хорошо. Было проведено одно исследование, в котором пяти людям вводили карбофенотион по 0,8 мг/кг/день в течение 30 дней. Не было зарегистрировано никаких эффектов на активность холинэстеразы плазмы или эритроцитов. [ 12] Эти результаты были недостаточны для определения ADI. Позже эти результаты были даже подвергнуты сомнению из-за эксперимента с собаками, который доказал, что доза 0,125 мг/кг/день уже имела эффекты. Оценка временной ADI для человека теперь установлена на уровне 0 - 0,005 мг/кг. Это основано на NOAEL крыс 5 ppm в рационе, эквивалентном 0,25 мг/кг/день. [12] Расчетная смертельная пероральная доза составляет 0,6 г для человека весом 150 фунтов (70 кг). [13] LD50 для человека неизвестна.
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )