Дитиокарбаматы
действующие вещества


Первой группой органических соединений, которые стали использовать в качестве пестицидов в промышленном масштабе, были дитиокарбаматы; их фунгицидное действие обусловлено биологической активностью веществ, образующихся в процессе разложения препаратов.

Из производных дитиокарбаминовой кислоты в настоящее время в качестве пестицидов применяются соли диметилдитиокарбаминовой кислоты (тирам) и этилен-бис-дитиокарбаминовой кислоты (поликарбацин , цинеб, манкоцеб). Они обладают сходным механизмом действия, но существенно различаются по токсикологическим свойствам и поведению в окружающей среде.

Физико-химические свойства

По внешнему виду дитиокарбаматы – бесцветные или желтоватые кристаллы, некоторые из них (тирам) обладают неприятным запахом, давление паров низкое. Большинство препаратов слабо или практически не растворимы в воде и гидрофобных органических растворителях. Обладают кислотными свойствами.

Дитиокарбаматы способны реагировать с металлами и образовывать хелатные комплексы.

В природных условиях на продовольственных культурах и в воде дитиокарбаматы подвергаются деструкции. В процессе их превращения образуется ряд весьма токсичных летучих соединений, а также сравнительно стойких, которые обнаруживаются в продуктах питания и воде.

Невысокая растворимость дитиокарбаматов в органических растворителях и воде и низкий коэффициент перераспределения октанол-вода не позволяют им проникать в растения в фунгицидных количествах и передвигаться по ним, системное действие отсутствует.

Действие на вредные организмы

Производные дитиокарбаминовой кислоты являются контактными фунгицидами защитного действия и наиболее эффективны при использовании непосредственно перед заражением или сразу после него.

Все дитиокарбаматы относятся к фунгицидам неспецифичного, неизбирательного действия, которые после проникновения в организм патогена нарушают различные биохимические процессы, в которых участвуют ферменты, содержащие сульфгидрильные (SH) группы или атом меди: биосинтез веществ, транспорт энергии и т.п.

Механизм действия. В механизме токсического действия производных дитиокарбаминовой кислоты существенное значение имеет подавление окислительно-восстановительных процессов в организме вследствие угнетения активности антиоксидантных ферментов. Дитиокарбаматы тормозят активность металлсодержащих энзимов, катализирующих процесс биологического окисления. В результате ингибирования активности этих ферментов нарушаются или полностью выключаются окислительно-восстановительные процессы в жизненно важных органах, подавляется дыхание. Отмечены прооксидантные эффекты производных дитиокарбаминовой кислоты в связи со снижением активности антиоксидантных ферментов, регулирующих процессы перекисного свободнорадикального окисления. Падение активности ферментов обусловлено связыванием дитиокарбаматами металлов, входящих в активные центры ферментов.

Определенная роль в механизме токсического действия производных дитиокарбаминовой кислоты отводится нарушением обмена биогенных аминов.

Резистентность. Цинеб при систематическом применении (в течение двух-трех лет) на одних и тех же культурах может вызвать нарушение развития и роста растений, а также усиление развития оидиума. По этой причине при применении рекомендуется чередование цинеба с медьсодержащими препаратами.

Для предотвращения формирования устойчивости патогенов к дитиокарбаматам рекомендуется совмеcтное использование с системными фунгицидами.

Устойчивые виды. Цинеб не подавляет развитие мучнисторосяных грибов.

Инсектицидные и акарицидные свойства. Некоторые дитиокарбаматы, помимо фунгицидных, могут проявлять инсектицидные и акарицидные свойства. Например, манкоцеб активен в отношении личинок оранжерейной белокрылки, хотя не токсичен для взрослых особей. Проявляет токсичность для паутинных клещей. Тирам высокотоксичен для личинок златоглазки, но малотоксичен для взрослых насекомых. Токсичен для самок афидиида Diaeretiellarapae, паразитирующего на персиковой и капустной тлях.

Применение

В качестве фунгицидов дитиокарбаматы применяются для защиты растений от ложной мучнистой росы, фитофтороза, корневых гнилей, ржавчины, парши яблони и груши, пятнистостей, твердой головни пшеницы и болезней клубней картофеля.

Способность дитиокарбаматов образовывать нерастворимые соли с большинством металлов используется для неорганического анализа при определении и разделении металлов в рудах, почвах, растениях и водах. В медицинской практике их применяют для обнаружения металлов в крови, моче, органах и тканях животных и человека.

Тирам – единственный фунгицид из этой группы, который применяют в качестве протравителя семян.

Баковые смеси. В настоящее время большое распространение получают смеси дитиокарбаматных фунгицидов с системными, их использование снижает вероятность появления резистентных штаммов.

Фитотоксичность. Преимущество производных дитиокарбаминовой кислоты перед неорганическими фунгицидами группы меди – их низкая фитотоксичность. Они положительно влияют на рост и развитие растений, поэтому их обычно и рекомендуют применять в период интенсивного роста (весной и в начале лета). Чтобы производные дитиокарбаминовой кислоты и продукты их разложения не накапливались в растениях, применять их разрешено не позднее, чем за 8-20 дней до уборки урожая.

Однако, поскольку дитиокарбаматы нарушают биохимические системы не только у патогенов, но и у растений, при проникновении в растительные клетки дитиокарбаматов в значительных количествах возможно повреждение защищаемых растений (фитотоксичность).

Токсикологические свойства и характеристики

Теплокровные и человек. Дитиокарбаматы могут оказывать токсическое действие на организм при поступлении через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, кожу и слизистые оболочки. Большинство из применяемых веществ этой группы не дает местно-раздражающего и кожно-резорбтивного действия при однократном нанесении на кожу. Кумулятивные свойства в значительной степени выражены у тирама, другие дитиокарбаматы слабо или умеренно кумулятивны.

При изучении распределения дитиокарбаматов в организме в тканях обнаруживаются различные продукты превращения: тетраметилтиомочевина, этилентиомочевина, сероуглерод, метилтиоизоционат и др., которые обладают значительно более высокой токсичностью по сравнению с исходными соединениями и играют существенную роль в механизме действия производных дитиокарбаминовой кислоты. С этилентиомочевиной связано наличие у дитиокарбаматов эмбрио- и гонадотропного, тератогенного, мутагенного и канцерогенного действия, что определяет реальную опасность этих соединений в условиях длительного контакта с ними. Следует отметить, что эти эффекты проявляются при поступлении в организм дитиокарбаматов в количествах, превышающих ПДК. Установлена прямо пропорциональная зависимость между введенной дозой дитиокарбаматов и количеством образовавшейся при этом этилентиомочевины.

Производные дитиокарбаминовой кислоты усугубляют действие алкоголя на организм в связи со специфическим влиянием на обмен этанола в организме. Алкоголь подвергается окислительным превращениям через фазу ацетальдегида и уксусной кислоты (под влиянием альдегиддегидрогеназы ацетальдегид быстро окисляется). Соединения на основе дитиокарбаминвоой кислоты в организме превращаются в N,N-диэтилтиокарбаминовую кислоту и другие метаболиты, блокирующие ионы металлов и сульфигидрильные группы ферментов, которые принимают участие в обезвреживании алкоголя, и блокируют энзиматическую биотрансформацию спирта, что приводит к накоплению ацетальдегида в крови. Последнее изменяет кислотно-щелочное равновесие, нарушает усвоение кислорода тканями, приводит к гипоксемии и развитию ацетальдегидного синдрома.

Дитиокарбаматы являются аллергенами. При повторном контакте с цинебом, тирамом происходит сенсибилизация организма, в результате чего развиваются дерматиты, бронхиальная астма и другие патологические изменения.

В почве. Этиленбисдитиокарбаматы разрушаются во внешней среде на протяжении 1-1,5 месяцев. Цинеб разлагается в течение месяца, поликарбацин сохраняется в воде и нейтральных средах свыше 30 дней. Этиленбисдитиокарбаматы неустойчивы в почве. Скорость разложения зависит от ее актуальной кислотности, так как в щелочной среде препараты этой группы разлагаются медленнее.

Соединения, которые образуются в воде и почве, не представляют опасности из-за небольших количеств, в которых они образуются при дозах обработки, принятых на практике. Цинк и марганец, поступающие с данными фунгицидами, включаются в обмен веществ в агробиоценозе в качестве микроудобрений. Так, обработки капусты цинебом приводят к повышению урожаев в результате повышенного обеспечения рассады цинком и серой.

В продукции. Остатки фунгицидов и продукты их превращения, находящиеся на поверхности овощей и фруктов, могут смываться в проточной воде. Термическая обработка пищевых продуктов приводит к образованию из остатков этиленбисдитиокарбаматов этилентиомочевины. Например, морковь и шпинат, обработанные суспензией цинеба с концентрацией 1,0 мг/л, кипятили в воде в течение 15 мин. В моркови содержание этилентиомочевины увеличилось примерно в 3 раза, в шпинате – примерно в 5 раз. Однако основное количество этилентиомочевины переходит в отвар.

Интересно отметить, что комплексные этиленбисдитиокарбаматы типа поликарбацина разлагаются медленнее, чем, например, цинеб. Вследствие их повышенной чувствительности к кислотам их разложение на яблоках протекает быстрее, чем на сахарной свекле.

Классы опасности. По токсичности для теплокровных животных дитиокарбаматы относятся к различным классам опасности. Так, тирам относятся к соединениям, обладающим средней токсичностью (2 и 3 класс опасности), в то же время, отдельные вещества (поликарбацин, цинеб и др.) являются малотоксичными соединениями (4 класс опасности).

Симптомы отравления

Первая помощь при остром отравлении препаратами дитиокарбаминовой кислоты должна быть оказана с соблюдением общепринятых правил:

  • удалить из зоны, содержащей пестициды,
  • снять с пострадавшего загрязненную спецодежду,
  • промыть кожу и глаза проточной водой или 2% раствором питьевой соды,
  • промыть желудок 2-3 литрами воды с добавлением 2-3 ложек активированного угля, затем дать солевое слабительное (раствор сульфата натрия).

Не рекомендуется применение сульфата магния, назначение которого может усугубить дисциркуляторные гемодинамические нарушения. Противопоказаны касторовое масло, молоко из-за высокой липофильности соединений дитиокарбаминовой кислоты. Запрещается алкоголь (даже в составе медикаментозных и косметических форм) в течение 2-3 недель. Далее проводится симптоматическое лечение и госпитализация больного. Специфических антидотов для лечения отравлений соединениями дитиокарбаминовой кислоты не существует.