Наукові основи гігієнічного моніторингу гетероциклічних інгібіторів нітрифікації

Дослідження токсикокінетики виявили прояв визначеного закону, що характеризує швидше за все захисні функції організму з одного боку, і великі структурні можливості ІН в утворенні різних зв'язків, що спричиняють виникнення зв'язаних форм із ліпопротеїдами, білками, вуглеводами, що позначається на токсикокінетичних параметрах. З іншого боку, білки і, зокрема, ферменти (глобулярні білки) мають великі структурні можливості та беруть на себе в першу чергу всі хімічні впливи навколишнього середовища. З огляду на визначену амфотерність досліджуваних сполук, якими є похідні піразолів, піридинів, триазолів, що виражається в існуванні як нуклеофільних, так і електрофільних центрів, можливість їхньої конкурентної участі у реакціях зв'язування як з білковою частиною ферменту, так і з небілковою, надзвичайно висока. При цьому, зв'язуючись з білковою частиною ферменту, навіть якщо в ІН менша специфічність у порівнянні із субстратом, ІН можуть і не піддаватися хімічним перетворенням. Однак таке ингібування обернене, й активність ферменту відновлюється при збільшенні концентрації субстрату. Досліджувані ІН здатні утворювати комплекси з іонами металів, саме утворенням комплексів з металами і пояснюється інактивація оксидаз нітрифікації в ґрунті. Можна припустити зв'язування ІН з металами в комплекси по типу хелатних сполук і тим самим інактивацію ферментів тваринного організму. Велике значення в даному випадку має те, які центри утворять ці комплекси як у складі ІН, так і у ферменті, очевидно, саме це і відіграє визначальну роль при токсичному ефекті. Одночасне утворення комплексів можна розглядати і як можливий шлях інактивації самих ІН, при цьому зменшення їхньої токсичної дії може бути зв'язане зі стійкістю комплексу, що утворився. Чим стійкіше комплекс, тим менша дія буде зроблена ІН, але тим довше він буде зберігатися в організмі і сутужніше виводитися, як, наприклад, у випадку АТГ. Зв'язуючи комплексотворну властивість ІН з електронними густинами "пірольного" і "піридинового" азотів, а також з їхнім порядком валентності (табл. 7), можна стверджувати, що, чим вище комплексотворні властивості ІН, що виявляються в основному через нуклеофільність атомів азоту наявних у циклі (азоли, піридин, триазол), тим вище ступінь дезактивації в результаті кватернізації і тим нижче токсичність. При існуючій у сполуках амфотерності, чим більше виражена електрофільність циклу, тим токсичніше сполука і навпаки, чим більше виражена нуклеофільність гетероатомів "піридинового" характеру, тим нижче токсичність сполуки. Електрофільність ксенобіотиків сприяє зв'язуванню їх з активними центрами білка ферменту, виступаючи в ролі кофактору, а у випадку нуклеофільності, зв'язування йде з частками, що виступають у ролі кофактору. При значній кількості останніх це може і не вплинути істотно на токсичність. Саме тому введення ІН разом з карбамідом в організм піддослідних тварин і не виявило значимої токсичності випробуваних сполук (ЛД50>20000 мг/кг).

Зв'язування нуклеофільного гетероатома в комплекс (кватернізація) інактивує його і взаємодія з нуклеофільними центрами білка через підвищену стійкість солі до атак електрофільних агентів вкрай утруднена. Останні узагальнення проведені почасти в гіпотетичному плані, однак, подібний причинно-наслідковий зв'язок очевидний.

Підсумовуючи і узагальнюючи дані літератури та результати досліджень можна відмітити, що використання значних обсягів мінеральних добрив, зокрема азотних, поруч з очевидною необхідністю, є й джерелом негативного впливу на довкілля та здоров'я людини. Крім несприятливих гігієнічних та природоохоронних аспектів, використання все більших кількостей азотних добрив не виправдане і з економічних позицій, через значні втрати і, як наслідок, невисоку ефективність. З метою підвищення ефективності добрив тепер у сучасні агротехнології впроваджується нова група агрохімікатів - добавки до добрив. Серед них за масштабом та обсягом використання предметом особливої уваги гігієністів є інгібітори нітрифікації (ІН).

ІН значно знижують втрати азоту азотовмісних добрив за рахунок відвернення процесів денітрифікації, а також частково за рахунок вимивання нітратів, підвищуючи тим самим їхню економічну ефективність. ІН разом з добривами багаторазово вносять в ґрунт під посіви багатьох сільськогосподарських культур: злакових, овочевих, баштанних. Норми витрат ІН від 2% до 8% від азоту добрива, за норми витрат останнього не вище 150 кг/га (за азотом), що становить від 3 до 12 кг/га. Проте саме застосування ІН висуває ряд гігієнічних проблем з оцінки ступеню ризику, пов'язаних не лише з їх токсичністю, здатністю мігрувати до рослин, води, повітря, стабільністю в довкіллі, що забруднює середовище проживання людини, а й спряжених з направленістю їхньої дії на природні рівноважні системи. Враховуючи викладене, метою цього дослідження є розробка наукових основ гігієнічного моніторингу деяких широко використовуваних ІН гетероциклічного ряду з позицій їхнього безпечного застосування для здоров'я людини та середовище її проживання.

Об'єктами дослідження обрані найбільш широко застосовувані речовини - гетероциклічні азотовмісні сполуки похідні піразолу: 1-карбамоил-3(5)-метилпіразол (КМП), N-гідроксиметил-3(5)-метилпіразол (ГММП), їх метаболіт 3(5)-метилпіразол (МП); похідна триазолу - 4-аміно-1,2,4-триазол (АТГ); похідна піридину - 2-хлор-6-(трихлорметил) піридин (синонім нітрапірин) (НП), його метаболіт - 6-хлорпіколінова кислота (6-ХПК).

Досягнення поставленої мети передбачало вирішення ряду наукових і прикладних завдань, що виявляють визначені параметри безпечного застосування ІН, встановлюють контроль цих параметрів у визначених межах, сприяють регулюванню якості середовища проживання людини. Виходячи з призначення, умов і технології застосування, структури і фізико-хімічних властивостей досліджуваних речовин, в основу еколого-гігієнічного моніторингу покладений комплекс досліджень різної спрямованості: хіміко-аналітичні (розробка методик санітарно-хімічного контролю за вмістом ІН в об'єктах навколишнього середовища і біоматеріалі); фізико-хімічні (дослідження електронної структури сполук); токсикологічні (вивчення токсикодинаміки, токсикокінетики); гігієнічні (дослідження долі в ґрунті, воді водойм, міграційні процеси); нормування; розробка практичних рекомендацій з безпечного для здоров'я людини та оточуючого середовища застосування ІН.

До даної роботи комплексні гігієнічні дослідження ІН не проводилися.

Для проведення гігієнічних досліджень, вивчення токсикокінетики, токсикодинаміки, контролю якості сільськогосподарської продукції нами розроблені методики визначення мікрокількостей досліджуваних ІН, їхніх метаболітів у різних середовищах, що затверджені як офіційні для санітарного контролю. Деякі з методик захищені авторськими свідоцтвами. Як показали подальші дослідження, методики визначення ІН і їх метаболітів у повітрі, воді, ґрунті, рослинному матеріалі, продукції сільського господарства, тваринному організмі, розроблені на досить високому рівні чутливості, здатні контролювати гігієнічні нормативи і служити цілям моніторингу.

Встановлено, що за токсикологічною класифікацією вивчені ІН відносяться до III класу небезпеки, а їхні суміші з карбамідом - до IV. В організмі теплокровних ІН метаболізуються з утворенням токсичніших метаболітів. Середньосмертельна доза при пероральному введенні КМП і ГММП становить для щурів і мишей відповідно 1280, 1040 мг/кг; 1650, 310 мг/кг, а їхнього метаболіту МП 1000, 240 мг/кг. Той же параметр для НП становить 3675 і 1114 мг/кг, а для його метаболіту 6-ХПК - 1487 і 777 мг/кг. Матеріальна кумуляція ІН не відзначена.

У системі токсикологічної оцінки ІН поряд з усталеними токсикологічними дослідженнями використані і токсикокінетичні, що виявили закономірності процесів усмоктування, розподілу, метаболізму й елімінації ІН у порівнянні з відповідними токсичними ефектами і клінічною картиною інтоксикації. Для опису цих процесів запропонована одночастинна математична модель токсикокінетики, де як єдину частину взято її центральну частину - плазма крові. Однак модель ускладнена тим, що обрано позасудинний шлях уведення ІН, тобто враховується процес усмоктування (абсорбція).

Проведені дослідження дозволили визначити основні токсикометричні параметри ІН при пероральному шляху надходження, виявити їхню політропну дію на організм піддослідних тварин з деякою перевагою нейротоксичної і гепатотропної дії й обґрунтувати нешкідливі дози ІН для людини при одноразовому і багаторазовому впливах. Обґрунтовано використання одночастинної математичної моделі токсикокінетики за допомогою констант абсорбції й елімінації, як моделі, що відбиває кінетичні процеси надходження і виведення ІН гетероциклічного ряду. Розраховані токсикокінетичні параметри ІН дозволили судити про біоконцентрації та токсичну дію. Клінічна картина гострої інтоксикації ІН в основному однотипна і прямо корелює з розрахованими токсикокінетичними параметрами. З огляду на кінетику процесів абсорбції й елімінації ІН, можна стверджувати про відсутність матеріальної кумуляції, відзначивши, однак, деяке підсумовування зроблених ними змін, що свідчить про слабко виражену функціональну кумуляцію.

З огляду на специфіку застосування ІН і спрямованість їхньої дії на найважливіші показники біологічної активності ґрунтів, при експериментальних модельних і натуральних дослідженнях, пов'язаних з вивченням поведінки ІН в об'єктах навколишнього середовища, ґрунт обраний як "базове" середовище, як основний об'єкт забруднення.

У зв'язку з цим в основу вивчення поведінки ІН у ґрунті покладений комплекс таких досліджень: стабільність ІН у різних типах ґрунтів (чорнозем, дерново-підзолистий, сірозем); міграція ІН у рослини (біотест на проростання насінь, досліди з проростками, польові і вегетаційні досліди, визначення ЗК ІН і нітратів); міграція ІН у джерела водопостачання (додатково включаючи стабільність ІН у воді модельних водойм, гідроліз при різних умовах (t °C, р), вплив ІН на органолептичні властивості води і санітарний режим модельних водойм, ЗК ІН у ґрунті, воді в натуральних умовах); міграція в повітря; вплив ІН на здатність ґрунту до самоочищення та його біологічну активність (загальсанітарні показники).

Встановлено, що персистентність вивчених ІН залежить від типів ґрунту й концентрації ІН і за класифікацією сполук за стійкістю в ґрунті КМП, ГММП, НП відносяться до малостійких сполук, а АТГ - до стійкої. ІН не акумулюються у рослинах, разом з тим їхні метаболіти виявляються у всіх частинах рослин, у тому числі й у с/г продукції. Відзначено загальну тенденцію меншого нагромадження нітратів у культурних рослинах при застосуванні ІН. Харчова цінність і якість продукції при застосуванні ІН не змінюється.

Встановлено, згідно з класифікацією сполук за стійкістю у воді ІН є високостійкими сполуками. Процес гідролізу не чинить значного впливу на стабільність ІН порівняно з ґрунтовими факторами. У рекомендованих нормах витрати КМП, ГММП, НП і їхні метаболіти не проникають у ґрунтові води, а АТГ рухливий у ґрунті і мігрує за профілем в нижні шари ґрунту, потрапляючи в ґрунтові води.

ІН у нормах витрати, що рекомендуються при виконанні технологічних розпоряджень з внесення (шпарування) їх у ґрунт на глибину не менше 10-15 см, не приводить до забруднення атмосферного повітря.

Встановлено, що ІН у рекомендованих нормах витрати не гальмують процеси самоочищення ґрунту, однак впливають на активність ферментів азотного обміну ґрунтів, придушуючи активність аміакоксидази й активуючи нітратредуктазу, що спричиняє зміни співвідношення форм азоту ґрунту, при цьому відбувається збільшення амонійної форми азоту й одночасне зменшення нітратної. На активність інших ґрунтових процесів ІН не чинять істотного впливу.

Питання критеріальної оцінки дії агрохімікатів на біохімічні показники ґрунту розроблені не до кінця, однак, до безсумнівно негативних змін під впливом досліджуваної речовини належить пригнічення ферментативної активності, що в наявності при застосуванні ІН. Очевидно, таке тверде обмеження не враховує того, що порушення подібної рівноваги має визначену динаміку, через здатність системи протистояти різним ушкоджуючим впливам, і при відновленні нормальних умов повертатися у свій початковий чи близький до нього стан. З гігієнічних позицій, безсумнівно, позитивним є тимчасовий характер дії ІН у випробуваних дозах - від що рекомендується (2% від азоту карбаміду) до завищеної (8% від азоту карбаміду) при нормі азоту карбаміду 150 кг/га. Дія навіть самого стійкого АГТ не виходить за межі одного терміну вегетації, що встановлено змінами інтенсивності біохімічних процесів азотного обміну. У ряді випадків процес відновлення азотного балансу в ґрунті починається вже через місяць після внесення ІН, тобто бактерії, що окисляють амоній, залишаються метаболічно активними, однак швидкість їхнього росту значно знижується. У той же час активізація розмноження амоніфікуючих бактерій забезпечує деградацію ІН і, у зв'язку з цим, зростання швидкості генерації популяції нітрифікаторів. Отже, при дії ІН у зазначених нормах, ферментна система поки ще має визначену стійкість і при усуненні фактора (ІН) повертається до стану, близького до первинного, тобто відновлюється.

У результаті проведених досліджень можна стверджувати, що константи швидкості розкладання ІН у різних типах ґрунту, як основна модель деструкції і характеристики процесів відновлення активності ферментів нітрифікації, служать основними гігієнічними критеріями дії ІН і визначають подальшу долю ІН в об'єктах навколишнього середовища.

Як показали дослідження, електронна структура ІН тісно зв'язана з їхньою токсичністю. Гетероцикли з атомами азоту в складі ІН додають їм визначеної амфотерності, що пояснюється електрофільністю кільця і нуклеофільністю атомів азоту "піридинового" характеру. Встановлено, що чим вище електрофільність кільця, тим токсичніше сполука і, навпаки, чим вище нуклеофільність "піридинового" азоту, тим нижче токсичність сполуки. Посилення тих чи інших якостей відбувається за рахунок заступників у циклах. Оскільки нуклеофільність гетероатому "піридинового" характеру обумовлює комплексотворні властивості, можна стверджувати, що зі зростанням комплексотворної здатності токсичність сполуки падає. Саме на комплексотворній здатності базується саме застосування ІН, які інактивують ферменти нітрифікації (металопротеїди) за рахунок утворення комплексів з металами. Судячи з молекулярних діаграм, комплексотворна здатність зростає в ряді МП<КМП<ГММП<6-ХПК<НП<АТГ і, отже, спадає токсичність. З цих позицій перспективніше застосування ІН триазольної структури з уведенням електродонорних угруповань по "пірольному" азоту. Однак істотним недоліком подібної структури є висока стійкість.

Результати проведених досліджень покладені в основу гігієнічного нормування ІН у харчових продуктах (МДР), у воді (ГДК), у повітрі робочої зони (ОБРВ).

Результати проведених досліджень дозволили теоретично обґрунтувати й експериментально підтвердити гігієнічні нормативи ІН:

ОБРВ повітря робочої зони КМП (МП) - 0,5 мг/м3, ГММП - 0,6 мг/м3, АТГ(аерозоль) - 1,4 мг/м3; ГДК у воді водойм КМП (МП) - 0,01 мг/дм3, ГММП - 0,02 мг/дм3, АТГ - 0,1 мг/дм3, НП (6-ХПК) - 0,02 мг/дм3; МДР КМП (МП) в капусті, картоплі, моркві, огірках, рисі, буряках - 0,04 мг/кг, ГММП в капусті, огірках, рисі - 0,04 мг/кг, картоплі, моркві, буряках - 0,08 мг/кг, АТГ в капусті, огірках, рисі - 0,04 мг/кг, картоплі, моркві, буряках - 0,08 мг/кг.

За матеріалами дисертації підготовлено і затверджено більше 15 науково-практичних рекомендацій з безпечного виробництва і застосування ІН КМП, ГММП, АТГ.

При видимому благополуччі отриманих результатів дослідника не повинне залишати почуття прихованої погрози, тому що людина свідомо вносить у середовище свого проживання у великих масштабах, не порівнянних з іншими агрохімікатами, що забруднюють речовини.

Дослідження долі ІН у навколишньому середовищі - молодий гігієнічний напрямок, тому гігієнічний моніторинг за дотриманням правил безпеки застосування і гігієнічних регламентів ІН повинен бути систематичним і довгостроковим.

Узагальнення наукових результатів досліджень дозволяє прийти до висновку, що дана робота вносить вклад у становлення і намічає шляхи вирішення нової гігієнічної проблеми - оцінки ризику широкомасштабного застосування в сільськогосподарському виробництві нових синтетичних органічних сполук зі складною молекулярною структурою, що містить реакційноздатні угруповання, але мають малу токсичність.

Докладний аналіз і наукове узагальнення отриманих результатів викладені в главі "Висновки".

ВИСНОВКИ

З проведених досліджень випливають такі висновки:

1. Виявлено особливості хроматографічної поведінки ІН-КМП, ГММП, АТГ, НП і їхніх метаболітів МП, 6-ХПК в умовах газорідинної і тонкошарової хроматографії, визначені оптимальні умови процесів екстракції ІН з об'єктів навколишнього середовища і біоматеріалу, очищення і концентрування екстрактів, що дозволило розробити чутливі методи їхньої ідентифікації і кількісного визначення в повітрі, воді, ґрунті, рослинній продукції, тваринному організмі, крові, сечі, калі з метою моніторингу і діагностики отруєнь.

2. Вивчені інгібітори нітрифікації КМП (щурі ЛД50 - 1280 мг/кг), ГММП (ЛД50 - 1650 мг/кг), АТГ (ЛД50 - 13600 мг/кг) - похідні піразолу, триазолу, згідно гігієнічної класифікації відносяться до III класу небезпеки, а їхні суміші з карбамідом - до IV класу.

Усі досліджені ІН і метаболіт МП не мають матеріальної кумуляції (Ккум>5), однак мають слабку функціональну кумулятивну здатність в організмі теплокровних, що підтверджено константами елімінації препаратів, кінетичними кривими, що виключають можливість нагромадження ІН в органах і системах організму піддослідних тварин.

3. Характер гострої, підгострої та хронічної дії ІН на організм піддослідних тварин виявляється у політропності дії на організм з переважанням нейротоксичного і гепатотоксичного ефекту. Встановлено однотипність клінічної картини при гострій інтоксикації гетероциклічних азотовмісних ІН і метаболітів МП, 6-ХПК.

Розраховані нешкідливі дози (Д") ІН для людини, що становлять для КМП і його метаболіту сумарно - 0,154 мг/доба (Кзап. 50), ГММП - 0,198 мг/доба (Кзап. 30), АТГ - 1,632 мг/доба (Кзап. 50).

4. Встановлено токсикокінетичні моделі, що відбивають процес надходження та виведення ІН з організму теплокровних тварин, які свідчать про порівняно швидке всмоктування речовин у кров, розподіл в усіх органах, включаючи й головний мозок. Встановлений час біологічного напівіснування ( час "напівабсорбції" та час "напівелімінації") знаходиться в ряду залежності АТГ< КМП < ГММП < НП, що корелює з коефіцієнтом розподілу Кр речовин у системі "октанол-вода". Визначено розрахунковий час виведення значимих кількостей ІН з організму і крові з моменту введення препаратів.

Побудовано кінетичні криві, які відбивають сумарний процес абсорбції та елімінації, вид і форма котрих не залежить від дози ІН, і є функцією фізико-хімічних властивостей вивчених сполук. Показано залежність між проявами токсичної дії, її характеру та клінічної картини при гострій інтоксикації ІН та показниками токсикокінетики: часом досягнення максимальної концентрації в крові й періодом виведення з організму.

5. Встановлений зв'язок між дозою препарату та часом його біологічної дії. При спрощенні умови, що ефект викликаний впливом самої речовини, а не її метаболіту, сила біологічної дії речовини змінюється лінійно і залежить від вмісту речовини в організмі. Біодоступність, пов'язана з проявами біологічної дії, змінюється в ряду НП < АТГ< ГММП< КМП і становить відповідно 0,00197; 0,0058; 0,00697; 0,01021. Основна частина препаратів (99% і більше) виводиться з організму калом у незмінному виді і частина, що відповідає величинам біодоступності - з сечею, при цьому препарат КМП метаболізує до МП, а НП - до 6-ХПК.

6. Тривалість токсичної дії залежить від величини дози та зростає для певних доз у ряді АТГ< КМП< ГММП< НП, що корелює з процесом елімінації значимих кількостей препаратів, з коефіцієнтом Кр препаратів у системі "октанол-вода" і може служити важливою ланкою в системі прогностичних досліджень токсичної дії гетероциклічних азотовмісних сполук.

7. Встановлено перспективність використання методів квантово-хімічних розрахунків у токсиколого-гігієнічних дослідженнях під час аналізу зв'язку "структура-токсичність" гетероциклічних азотовмісних ІН. Методом квантово-хімічних розрахунків (MNDO) одержані молекулярні діаграми МП, КМП, ГММП, АТГ, НА та 6-ХПК і встановлено, що чим вищою є комплексотворна здатність вивчених ІН, яка виявляється через нуклеофільність атомів азоту гетероциклу, тим вищою є ступінь дезактивації в результаті кватернізації і тим нижча токсичність. За існуючої в розглянутих ІН амфотерності, чим більше виражена електрофільність циклу, тим токсичніша сполука і навпаки, чим більше виражена нуклеофільність гетероатомів "піридинового" характеру, тим нижча токсичність сполуки. Отримані характеристики дозволяють здійснювати прогностичний пошук сполук з заданими властивостями.

8. Доведено однотипність спрямованості процесів метаболізму азотовмісних гетероциклічних ІН в організмі теплокровних тварин, трансформації в об'єктах довкілля - рослинах, воді, ґрунті, що дозволяє прогнозувати поведінку ІН.

9. Встановлено модель деструкції вивчених сполук у ґрунті, що включає залежність процесу від структури молекули, типу ґрунту, міграції в суміжні середовища, що використано для характеристики персистентності ІЕН у довкіллі й для розрахунку регламентів їхнього застосування.

10. Періоди напіврозпаду ІН в ґрунті для КМП, ГММП і АТГ відповідно становлять 1,6; 2,8; 22,8 діб. Виявлено, що зниження вмісту ІН у різних типах ґрунтів підпорядковується експонентній залежності, і з урахуванням швидкості деградації, згідно класифікації сполук за стійкістю в ґрунті, КМП, ГММП, НП відносяться до малостійких сполук, а АТГ - до стійкої. У рекомендованих для сільського господарства дозах ІН не гальмують процеси самоочищення ґрунту, при цьому КМП (МП), ГММП, НП (6-ХПК), на відміну від АТГ, не проникають у ґрунтові води. За дотримання технології використання, ІН разом з добривами не спричиняють забруднення атмосферного повітря.

11. Показано, що в рекомендованих нормах витрати ІН не мають фітонцидних, фітотоксичних і фіто-акумуляційних властивостей. метаболіт НП - 6-ХПК - має фіто-акумуляційні властивості, його остаточні кількості детектуються у сільськогосподарській продукції (зерно кукурудзи, пшениці, ячменю, рису, цукровий буряк, боби сої). Під час дослідження остаточних кількостей відзначена загальна тенденція меншого нагромадження нітратів у культурних рослинах при застосуванні амонійних форм добрив чи карбаміду в сумішах з ІН.

При вирощуванні тих чи інших культур із застосуванням ІН харчова цінність і якість продукції, в основному, не змінюється; зареєстровані лише випадки сприятливішого впливу АТГ на синтез крохмалю, вітаміну С, каротину тощо у продукції сільського господарства.

Під час контролю товарно-зрілої продукції сільськогосподарського виробництва, вирощеної з застосуванням ІН слід контролювати не лише остаточні кількості ІН, але й вміст МП, 6-ХПК і нітратів

12. Встановлено, що швидкість гідролізу ІН залежить від рН і не залежить від концентрації, що свідчить про підпорядкування кінетики гідролізу речовин закономірностям реакцій першого порядку. При низьких значеннях рН КМП, ГММП, АТГ, НП стійкіші, ніж при високих: для КМП: при рН=4 Т99=128 годин, при рН=12 Т99=21 година; для ГММП: при рН=4 Т99=80 діб, при рН=12 Т99=24 діб; для АТГ: при рН=4 Т99=542 діб, при рН=12 Т99=199 діб; для НП: при рН=4 Т99=65 діб, при рН=12 Т99=28 діб. Згідно з класифікацією сполук за стійкістю у воді всі вивчені ІН є високо стійкими.

13. Процес гідролізу не чинить значного впливу на стабільність ІН порівняно з ґрунтовими факторами; лімітуючий вплив на стабільність ІН має ґрунт, у якому період майже повного зникнення залежно від типу ґрунту становить для КМП (МП) - 6-16 діб, ГММП- 11-20 діб, АТГ- 40-280 діб, НП- 4-32 діб, у той час як той же показник для гідролізу складає відповідно 30, 23-80, 199-542, 28-65 діб.

14. Встановлено, що вивчені ІН впливають на активність ферментів азотного обміну ґрунтів, придушуючи активність аміакоксидази й активуючи нітратредуктазу, що призводить до зміни співвідношення форм азоту ґрунту, при цьому відбувається збільшення амонійної форми азоту і спряжене зменшення нітратної.

15. На підставі отриманих результатів досліджень науково обґрунтовані гігієнічні нормативи ІН: ОБРВ повітря робочої зони КМП (МП) - 0,5 мг/м3, ГМПП - 0,6 мг/м3, АТГ - 1,4 мг/м3; МДР в харчових продуктах КМП (МП) - 0,04 мг/кг, ГММП - від 0,04 до 0,08 мг/кг, АТГ - від 0,04 до 0,08 мг/кг, НП (6-ХПК) - 0,04 мг/кг; ГДК у воді водойм КМП (МП) - 0,01 мг/дм3, ГММП - 0,02 мг/дм3, АТГ - 0,1 мг/дм3, НП (6-ХПК) - 0,02 мг/дм3.

16. Удосконалені методичні підходи до гігієнічного нормування азотовмісних гетероциклічних ІН, доповнені токсикологічні критерії кількісними характеристики токсикокінетики, тісно пов'язаними з показниками токсичності й спрямованістю біологічної дії. Показники відновлення активності ферментів нітрифікації, з огляду на вибірковість дії ІН на активність азотного обміну ґрунтів, є одними з найважливіших критеріїв моніторингу ІН в об'єктах довкілля.

17. Кількісні характеристики токсиколого-гігієнічних показників ІН (нормативи, параметри токсикометрії, токсикокінетики), поряд з характеристиками поведінки у довкіллі (персистентність у ґрунті, водно-міграційні, транслокаційні, повітряно-міграційні, загальносанітарні показники, у тому числі показники відновлення активності ферментів нітрифікації) становлять систему критеріїв гігієнічного моніторингу ІН, що забезпечують безпечне їхнє застосування в сільському господарстві і контролюються розробленими методами.

ПРАКТИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

У результаті проведених досліджень рекомендовані для практичного використання:

14 методик і 3 доповнення до них з визначення азотовмісних гетероциклічних ІН в атмосферному повітрі, повітрі робочої зони, воді, ґрунті, рослинному матеріалі, біосубстратах організму теплокровних, з яких 7 оформлені у виді методичних вказівок, затверджені МОЗ СРСР (№ 4358-87 від 8.6.87; № 4360-87 від 8.6.87; № 4368-87 від 8.6.87; № 4661-88 від 14.7.88; № 4985-89 від 8.6.89; № 5033-89 від 8.6.89; № 5034-89 від 8.6.89), а інші 7 методик, атестовані органами Держстандарту, представлені, відповідно до вимог, разом з обґрунтуваннями відповідних гігієнічних нормативів. Методики призначені для НДІ, санітарно-епідеміологічних станцій МОЗ, інспекцій екологічної служби, ветеринарних, агрохімічних, контрольно-токсикологічних і інших лабораторій, що здійснюють Державний нагляд та інші дослідження. Принципи методик дозволяють визначати також і інші препарати, що містять піразольні, триазольні, піридинові цикли;

токсикологічні паспорти ІН КМП, ГММП, АТГ видані Дзержинській філії ГИАП для включення їх до ТУ з виробництва зазначених ІН;

9 офіційно затверджених гігієнічних нормативів ІН КМП (МП), ГММП, АТГ, у тому числі: ОБРВ в повітрі робочої зони (3), ГДК у воді водойм (3), МДР в продукції рослинного походження (3);

розроблені методики визначення ІН, а також дані з визначення їхніх концентрацій у повітрі і за динамікою ЗК в ґрунті, воді, продукції рослинництва, використані при обґрунтуванні ще 9 гігієнічних нормативів, у тому числі: ГДК КМП, ГММП, АТГ, НП у повітрі робочої зони (4), ОБРВ КМП, ГММП, АТГ в атмосферному повітрі (3), ГДК НП у воді, МДР НП у продукції рослинного походження;

розроблені методики визначення ІН у біосубстратах теплокровних, а також отримані їх токсикокінетичні параметри можуть бути використані в клінічній практиці для діагностики отруєнь, а також при прогнозуванні клініки отруєнь як при виробництві ІН, так і при застосуванні для лікування потерпілих;

видано висновки про можливість практичного застосування КМП, ГММП, АТГ як ІН разом з азотними добривами (карбамідом) при вирощуванні рису, картоплі, огірків, томатів, капусти, буряка, моркви, шпинату, цибулі, баштанних культур у дозах не вище 2% від азоту карбаміду, при нормі витрати останнього не більше 150 кг/га за азотом при весняному спільному внесенні в ґрунт (шпаруванні), а також критерії оцінки товарної продукції, вирощеної з використанням ІН;

застосування карбаміду модифікованого ІН необхідно проводити з обліком ґрунтових, кліматичних і інших біологічних факторів у кожному конкретному випадку, особливо при поверхневому розташуванні ґрунтових вод, при якому застосування ІН АТГ повинне бути обмежене 2% від Nк при нормі витрати карбаміду не більше 75 кг/га за Nк;

при контролі регламентів і технологій застосування ІН органами Держнагляду необхідно визначати в середовищах ЗК ІН, їхніх метаболітів і рівні нітратів;

запропонована для практичного посібника система критеріїв гігієнічного моніторингу ІН, що забезпечують їхнє безпечне виробництво і застосування в сільському господарстві і контролюється розробленими методами.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВІДБИТІ В НАСТУПНИХ ПУБЛІКАЦІЯХ

1. Бунятян Ю.А., Петросян М.С. Определение нитрапирина и его метаболита 6-хлорпиколиновой кислоты в объектах окружающей среды//Гигиена и санитария. -1983.- №4. - С. 52-53 (наукове керівництво дослідженням та участь в дослідженні; узагальнення матеріалів та підготовка рукопису).

2. Бунятян Ю.А., Джагацпанян С. А. Определение действующего вещества препарата ровраль в объектах окружающей среды//Гигиена и санитария. - 1984.- № 6. - С. 67-68 (планування та участь в дослідженні; узагальнення матеріалів та підготовка рукопису).

3. Джагацпанян С.А., Петросян М.С., Бунятян Ю.А., Обнаружение нитрапирина при судебно-медицинских исследованиях биологичного материала//Судебно-медицинская экспертиза. - 1985.- № 3. - С. 35-37 (планування та участь в дослідженні; узагальнення матеріалів та підготовка рукопису).

4. Джагацпанян С.А., Бунятян Ю.А. Определение действующего вещества препарата ровраль в биосубстратах// Гигиена и санитария. - 1986.- №1. - С.58-60 (планування та участь в дослідженні; узагальнення матеріалів та підготовка рукопису).

5. Петросян М.С., Бунятян Ю.А. Определение селекрона в объектах внешней среды//Гигиена и санитария. - 1986.- № 3. - С. 50-52 (наукове керівництво дослідженням та участь в дослідженні; узагальнення матеріалів).

6. Геворгян А.А., Бунятян Ю.А., Мушегян Л. Г. Экстракционно-фотометрический метод определения 1,1-диметилпиперидин хлорида//Гигиена и санитария.- 1986.- №4. - С.72 (планування та участь в дослідженні; участь в узагальненні матеріалів та підготовці рукопису).

7. Погосян С.Б., Назаретян К.Л., Бунятян Ю.А. Токсикологическая оценка нового ингибитора нитрификации и его метаболита//Гигиена и санитария.- 1986.- № 6. - С.29-31 (планування та участь в дослідженні; узагальнення матеріалів та підготовка рукопису).

8. Бунятян Ю.А., Геворгян А.А. Нитрапирин в почве и растительном материале//Химия в сельском хозяйстве. - 1986.- №12. - С. 63-64 (наукове керівництво дослідженням та участь в дослідженні; узагальнення матеріалів та підготовка рукопису).

9. Погосян С.Б., Назаретян К.Л., Бунятян Ю.А., Айвазян Л.К. Токсикологическая характеристика нового ингибитора нитрификации N-(6-хлоргексил)-карбамоил-3(5)-метилпиразола//Гигиена и санитария. - 1987.- № 7. - С. 78-79 (планування та участь в дослідженні; участь в узагальненні матеріалів та підготовці рукопису).

10. Погосян С.Б., Назаретян К. Л., Бунятян Ю.А. Токсикологическая характеристика новых ингибиторов нитрификации //Гигиена и санитария. - 1988, № 9. - С. 83 (планування та участь в дослідженні; участь в узагальненні матеріалів та підготовці рукопису).

11. Геворгян А.А., Бунятян Ю.А. Определение ресина методом тонкослойной хроматографии в воздухе, воде, ботве и корнеплодах сахарной свеклы// Гигиена и санитария. - 1992.- №5-6. - С. 61 (наукове керівництво дослідженням та участь в дослідженні; узагальнення матеріалів та підготовка рукопису).

12. Бунятян Ю.А. Стабильность гетероциклических ингибиторов нитрификации в водной среде//ж. Вестник МАНЭБ (Международная академия наук экологии и безопасности жизнедеятельности, Санкт-Петербург). - 1999. - №5 (17).- С.75-78.

13. Бунятян Ю.А. Токсикокинетика некоторых ингибиторов нитрификации и ее значимость в проявлении токсичного действия// Медицинская наука Армении.-2000. - Т.40. - №2 .-

С. 34-38.

14. Бунятян Ю.А. Персистентность ингибиторов нитрификации в выщелоченном черноземе// Агронаука. - 2000.- №3(501). -С. 143-149.

15. Бунятян Ю.А. О строении и токсичности некоторых гетероциклических ингибиторов нитрификации// Современные проблемы токсикологии. - 2000.- №3. - С. 32-35.

16. Бунятян Ю.А. Водно-миграционные свойства ингибиторов нитрификации// Довкілля та здоров'я. - 2000.- №4(15). - С. 28-31.

17. Бунятян Ю.А. Определение гетероциклических ингибиторов нитрификации в объектах окружающей среды и биоматериале// Гигиена и санитария. - 2001.- №1. - С.74-76.

18. Бунятян Ю.А., Араксян С.М., Абрамян С.А. Исследования общесанитарного показателя вредности ингибиторов нитрификации по их специфическому влиянию на интенсивность некоторых биохимических процессов в почве// Гигиена труда.- Сб. 31. - Киев: Академия Медицинских Наук Украины, Министерство Здравоохранения Украины, Інститут медицины труда АМН Украины, 2000. - С. 253-260 (планування та участь в дослідженні; узагальнення матеріалів та підготовка рукопису).

19. Бунятян Ю.А. Микробиологические аспекты влияния ингибиторов нитрификации на самоочищающую способность почвы// Гигиена населенных мест.- Вып. 37. -Киев: МОЗ Украины, Украинский научный гигиенический центр, Научное общество гигиенистов Украины, 2000.- С. 609-614.

20. Бунятян Ю.А., Погосян С.Б., Петросян М.С. Эколого-гигиеническая значимость правильного применения ингибиторов нитрификации в сельском хозяйстве// Актуальні проблеми экогігієни і токсикології: В 2-х ч. - Київ: МОЗ України, Інститут экогігієни і токсикології ім. Л.І.Медведя, 1998. - Ч. I. - С. 62-65 (наукове керівництво дослідженням та участь в дослідженні; участь в узагальненні матеріалів та підготовці рукопису).

21. Бунятян Ю.А., Погосян С.Б., Петросян М.С., Джагацпанян С.А. Токсико-кинетические исследования некоторых ингибиторов нитрификации (ИН) в организме теплокровных// Актуальні проблеми экогігієни і токсикології: В 2-х ч. - Київ: МОЗ України, Інститут экогігієни і токсикології ім. Л.І. Медведя, 1998. - Ч. I. - С. 65-68 (планування та участь в дослідженні; узагальнення матеріалів та підготовка рукопису).

22. Погосян С. Б., Бунятян Ю.А., Петросян М.С. Ингибиторы нитрификации в роли потенциальных загрязнителей воды// Актуальні проблеми экогігієни і токсикології: В 2-х ч. - Київ: МОЗ України, Інститут экогігієни і токсикології ім. Л.І. Медведя, 1998. - Ч. I. - С. 210-213 (наукове керівництво дослідженням та участь в дослідженні; участь в узагальненні матеріалів та підготовці рукопису).

23. Бунятян Ю.А. Стабильность некоторых ингибиторов нитрификации пиразолового и триазолового рядов в почве// Актуальні проблеми экогігієни і токсикології: В 2-х ч. - Київ: МОЗ України, Інститут экогігієни і токсикології ім. Л.І.Медведя, 1998. - Ч. 2. - С. 28-33.

24. Араксян С.М., Бунятян Ю.А. Влияние ингибиторов нитрификации на формы азота и ферменты азотного обмена в выщелоченном черноземе// Сб. научных трудов, серия биологических наук. - Ереван: МСХ РА, Армянская сельскохозяйственная академия. - 1999.- С. 66-70 (на арм. яз.) (планування та участь в дослідженні; участь в узагальненні матеріалів та підготовці рукопису).

25. Авторское свидетельство 1154596 СССР, МКИ4 G 01 N 21/78. Способ количественного определения 1,1-диметилпиперидин хлорида/Е.Н. Овсепян, Л. Г. Мушегян, Ю.А. Бунятян, А.А. Геворгян(СССР).- №3662661/23; Заявлено 12.08.83; Опубл. 07.05.85, Бюл. из. №17. - С. 186. -3 с. (планування та участь в дослідженні; участь в узагальненні матеріалів та підготовці рукопису).

26. Авторское свидетельство 1436065 СССР, МКИ4 G 01 N 30/90. Способ количественного определения производных пиразола в объектах биосферы/ Ю.А. Бунятян, М.С. Петросян (СССР). -№4221245/23-25; Заявлено 03.04.87; Опубл. 07.11.87, Бюл. из. № 41. - С. 183. - 4 с. (наукове керівництво дослідженням та участь в дослідженні; узагальнення матеріалів та підготовка рукопису).

27. Залинян Г. Г., Саркисян Г. Г., Бунятян Ю.А., Арутюнян P.M. Совместное воздействие карбамида и ингибиторов процесса нитрификации в культуре лимфоцитов человека //Цитология и генетика. - Киев, 1992. - с. 7. - Библиогр. 6 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ 14.01.93, №73-В93 (планування та участь в дослідженні; участь в узагальненні матеріалів).

28. Погосян С.Б., Бунятян Ю.А., Назаретян К.Л. Сравнительная токсикологическая характеристика некоторых новых отечественных ингибиторов нитрификации (ИН)//1 Съезд республиканского общества токсикологов: Тез. докл. съезда. - Ереван: МОЗ Арм.ССР, Респ. научно-медицинское общество токсикологов, 1986. - С. 70.

29. Погосян С.Б., Назаретян К.Л., Бунятян Ю.А. Результаты токсикологической оценки ингибитора нитрификации КМП, его основного метаболита и смеси с мочевиной// Перспективы использования ингибиторов нитрификации для повышения эффективности азотных удобрений: Тез. докл. Всесоюзного сов. - М.: ВО СОЮЗОСНОВХИМ, НИУИФ, 1986. - С. 20-21.

30. Бунятян Ю.А., Степанян К.Ж., Петросян М.С. Деградация некоторых ингибиторов нитрификации в почве// Деградация пестицидов при комплексной защите с/х культур от вредных организмов: Тез. докл. Всесоюзного симпозиума . - Ленинград: ВАСХНИЛ, ВИЗР, 1990. - С. 87.

31. Джагацпанян С.А., Бунятян Ю.А. Хроматографическое определение ивина и его метаболита 2,6-лутидина в растительном материале// Деградация пестицидов при комплексной защите с/х культур от вредных организмов: Тез. докл. Всесоюзного симпозиума.- Ленинград: ВАСХНИЛ, ВИЗР, 1990. - С. 134.

32. Бунятян Ю.А., Петросян М.С. Совместное определение ингибиторов нитрификации КМП, ТМДИ, ГМДИ, ХГИ и их метаболита МП в объектах окружающей среды// Деградация пестицидов при комплексной защите с/х культур от вредных организмов: Тез. докл. Всесоюзного симпозиума. - Ленинград: ВАСХНИЛ, ВИЗР, 1990. - С. 135.

33. Погосян С.Б., Акопян А.Г., Бунятян Ю.А. Некоторые аспекты токсикологии и гигиены применения ингибиторов нитрификации// Актуальные вопросы токсикологии, гигиены применения пестицидов и полимерных материалов в народном хозяйстве: Тез. докл. конф. - Киев: МОЗ СССР, ГСПУ, ВНДІГІНТОКС, 1990. - С. 52.

34. Погосян С.Б., Бунятян Ю.А. Некоторые аспекты токсикологии и гигиены применения ингибиторов нитрификации// Применение ингибиторов нитрификации для повышения эффективности азотных удобрений: Тез. докл. конф. - Самарканд-Москва: НИУИФ, 1990. - С. 20-21.

35. Петросян М.С., Бунятян Ю.А. Методы анализа некоторых ингибиторов нитрификации в объектах окружающей среды и биоматериале// Современные проблемы гигиены окружающей среды и охраны здоровья человека: Тез. докл. конф. - Ереван: МОЗ РА, НДІГІТОКС, 1994. - С. 48-50.

36. Погосян С.Б., Бунятян Ю.А. Токсиколого-гигиєничная оценка ингибиторов нитрификации пиразолового и триазолового рядов// Современные проблемы гигиены окружающей среды и охраны здоровья человека: Тез. докл. конф. - Ереван: МОЗ РА, НДІГІТОКС, 1994. - С. 59-60.

37. Бунятян Ю.А., Погосян С.Б., Петросян М.С. Обеспечение сохранения пищевой ценности и качества продуктов питания при применении ингибиторов нитрификации// Сб. материалов республиканской конференции в области технологии продовольственных продуктов "Современное состояние научно-исследовательских работ и перспектива развития": Тез. докл. конф. - Ереван: Управление науки и учебных заведений МСХ и продовольствия РА, управление промышленности питания; Армянская сельскохозяйственная академия; Армянская инженерная академия; Научно-производственное и проектное госпредприятие "Парен", 1996. - С. 49 (на арм. яз.).

38. Погосян С.Б., Бунятян Ю.А., Джагацпанян С.А. Влияние некоторых ингибиторов азотных удобрений на сельскохозяйственные продукты// Сб. материалов республиканской конференции в области технологии продовольственных продуктов "Современное состояние научно-исследовательских работ и перспектива развития": Тез. докл. конф. - Ереван: Управление науки и учебных заведений МСХ и продовольствия РА, управление промышленности питания; Армянская сельскохозяйственная академия; Армянская инженерная академия; Научно-производственное и проектное госпредприятие "Парен", 1996. - С. 50 на (арм. яз.).

39. Погосян С.Б., Бунятян Ю.А. Ингибиторы азотных удобрений как возможные загрязнители продуктов питания// 3агрязнение пищевых продуктов биотическими и абиотическими контаминантами: Мат. II респ. науч. конф. -Ереван: Ереванский госуниверситет. Национальная академия наук РА, Научно-производственное и проектное госпредприятие "Парен", 1996.- С.72-73 на (арм. яз.).

40. Бунятян Ю.А., Петросян М.С. Методические указания по определению АТГ и АТГ-Ф в воде, почве, растительном и биологическом материале методом тонкослойной хроматографии// Методы определения микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде: В 2-х т. - Сост. Клисенко М.А. и др.- М.: Колос, 1992. - Т. I. - С. 449-453.

41. Бунятян Ю.А., Петросян М.С. Методические указания по определению ГММП, ТМДИ, ГМДИ, ХГИ в воде, почве, растительном материале методом тонкослойной хроматографии// Методы определения микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде: В 2-х т. - Сост. Клисенко М.А. и др.- М.: Колос, 1992. - Т. I. - С. 491-494.

42. Бунятян Ю.А., Петросян М.С. Методические указания по определению КМП и его метаболита МП в воде, почве, растительном и биологическом материале методом тонкослойной хроматографии// Методы определения микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде: В 2-х т. - Сост. Клисенко М.А. и др.- М.: Колос, 1992.- Т. I.- С. 506-509.

43. Бунятян Ю.А., Петросян М.С., Геворгян А.А., Джагацпанян С.А. Методические указания по определению нитрапирина и его метаболита 6-хлорпиколиновой кислоты в воде, почве и биологическом материале методом тонкослойной хроматографии// Методы определения микроколіичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде: В 2-х т. - Сост. Клисенко М.А. и др.- М.: Агропромиздат, 1992. - Т. 2. - С. 42-46.

44. Бунятян Ю.А., Петросян М.С. Методические указания по измерению концентраций ГММП, ТМДИ, ГМДИ, ХГИ, АТГ, АТГ-Ф в воздухе рабочей зоны методом тонкослойной хроматографии// Методы определения микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде: В 2-х т. - Сост. Клисенко М.А. и др.- М.: Агропромиздат, 1992. - Т. 2. - С. 184-186.

45. Бунятян Ю.А., Петросян М.С. Методические указания по измерению концентраций 1-карбамоил-3(5)-метилпиразола и 3(5)-метилпиразола в воздухе при их совместном присутствии методом тонкослойной хроматографии // Методы определения микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде: В 2-х т. - Сост. Клисенко М.А. и др.- М.: Агропромиздат, 1992. - Т. 2. - С. 222-224.

АНОТАЦІЇ

Бунятян Ю.А. Наукові основи гігієнічного моніторингу гетероциклічних інгібіторів нітрифікації.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 14.02.01 - гігієна.- Інститут медицини праці АМН України, Київ, 2001.

Дисертація присвячена науковому обґрунтуванню основ гігієнічного моніторингу нової групи агрохімікатів, інгібіторів нітрифікації (ІН) - добавок до азотовмісних добрив.

Обґрунтовано пріоритетні критерії гігієнічного моніторингу ІН, проведено комплексну гігієнічну оцінку ІН за основними критеріями шкідливості; теоретично обґрунтовано моделі прогнозу токсичної дії за токсикокінетичними параметрами і квантово-хімічними характеристиками структури молекул ІН, їх метаболітів; описано закономірності розкладання ІН у ґрунті в залежності від їх структури і типу ґрунтів; дано характеристику процесам міграції; обґрунтовано використання встановлених закономірностей як моделі деструкції ІН. Результати використано для обґрунтування гігієнічних нормативів ІН. Розроблено методики контролю вмісту ІН у харчових продуктах, об'єктах довкілля, біологічному матеріалі. Розроблено профілактичні заходи з безпечного застосування ІН.

Ключові слова: гігієна, моніторинг, добрива, інгібітори нітрифікації, методи визначення, токсикометрія, моделі прогнозу токсичності, санітарні нормативи.

Bunyatyan Yu.А. Scientific basis of hygienic monitoring of heterocyclic inhibitors of nitrification.- Manuscript.

Thesis for a doctor's of biological sciences degree on speciality 14.02.01 - hygiene.- Institute for Occupational Health AMS of Ukraine, Kyiv, 2001.

The dissertation is devoted to scientific bases grounds of hygienic monitoring of new group agrochemicals, inhibitors nitrification (IN) - nitrogen-containing fertilizers additives.

There were grounded the priority criterions of hygienic monitoring IN, carried out a complex hygienic assessment IN on basic hazard criterions; theoretically substantiated the prognosis models of toxic action on toxicokinetic parameters and quantum-chemical characteristic of molecules structure IN, their metabolites; revealed and described decomposition regularity IN in soil depending on their structure and type of soil; described migration processes; grounded using of established regularities as destruction model IN. Results were used for grounds of hygienic standards IN. There were worked out the methods of control of IN content in food products, objects of environment, biological material. There were worked out prophylactic measures on IN safe use.

Key words: hygiene, monitoring, fertilizers, inhibitors of nitrification, determination methods, toxicometry, toxicity prognosis models, sanitary standards.

Бунятян Ю.А. Научные основы гигиенического мониторинга гетероциклических ингибиторов нитрификации.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 14.02.01 - гигиена.- Институт медицины труда АМН Украины, Киев, 2001.

Диссертация посвящена научному обоснованию основ гигиенического мониторинга, обеспечивающего безопасное для здоровья человека и окружающей среды применение ингибиторов нитрификации - новой группы агрохимикатов - добавок к азотсодержащим удобрениям.

Ингибиторы нитрификации (ИН), которые вносятся в почву совместно с аммонийным азотом, а чаще с карбамидом, подавляют нитрификацию, ограничивают потери азота удобрений, повышают уровни и продуктивность усвоения внесенного азота растениями. Объекты исследования - гетероциклические ИН производные пиразола, триазола, пиридина и их основные метаболиты. Учитывая назначение, технологию применения, молекулярные структуры и физико-химические свойства ИН, проведены экспериментальные исследования различной направленности: химико-аналитические (разработка методов санитарно-химического контроля содержания ИН в сельскохозяйственной продукции, объектах окружающей среды, биологическом материале), физико-химические (изучение электронной структуры молекул ИН), токсикологические и токсикометрические (изучение токсичности при пероральном поступлении, токсикокинетики), гигиенические (изучение поведения в окружающей среде, миграционных процессов), гигиеническое нормирование. Для обеспечения токсиколого-гигиенических исследований основной методической базой разработаны методы определения ИН в объектах, представляющих гигиенический интерес. Изучено хроматографическое поведение ИН в условиях газо-жидкостной и тонкослойной хроматографии, определены оптимальные условия процессов извлечения микроколичеств ИН из пищевых продуктов, почвы, воды, воздуха, биологического материала, очистки от коэкстрактивных веществ и концентрирования экстрактовю Разработанные методики определения ИН обеспечивают высокие пределы обнаружения и избирательность анализа исследуемых соединений. Определены основные токсикометрические параметры ИН при пероральном пути поступления в организм теплокровных (крысы, мыши). Обосновано использование одночастевой модели токсикокинетики, отражающей кинетические процессы поступления ИН в животный организм и выведения из него. Выявлена сопоставимость токсикокинетических параметров ИН с клинической картиной острой интоксикации ИН. В качестве базовой среды при экспериментальных модельных и натурных гигиенических исследованиях, связанных с изучением поведения ИН в объектах окружающей среды, с учетом специфики применения ИН, избрана почва. В основу изучения поведения ИН в почве положено комплексное исследование, включающее изучение стабильности ИН в различных типах почв, транслокации ИН в растения, миграции ИН в источники водоснабжения, стабильности в воде, гидролиза при различных условиях, органолептических свойств воды и санитарного режима модельных водоемов, загрязненных ИН, поступления в воздух, влияния ИН на самоочищающую способность почвы и ее биологическую активность. определены остаточные количества ИН и содержание нитратов в растительной продукции, воде, почве. Учитывая специфичность действия ИН, при изучении биологической активности различных типов почв под действием ИН исследованиы активность ферментов азотного обмена почв и процессы восстановления азотного баланса. С целью выявления связи химического строения ИН и их токсичности произведены расчеты некоторых электронных параметров изучаемых ИН, получены их молекулярные диаграммы, позволившие сопоставить электрофильность гетероциклов и нуклеофильность атомов азота с токсичностью соединений. Полученные характеристики позволяют осуществлять прогностический поиск с заданными свойствами. Выявлены закономерности ингибирующего влияния гетероциклических ИН на процессы нитрификации, а также временный характер действия ИН в испытанных и рекомендуемых нормах расхода на биохимические процессы азотного обмена почв. Обобщение результатов комплекса токсиколого-гигиенических исследований позволило научно обосновать приоритетные критерии гигиенического мониторинга гетероциклических ИН, провести комплексную гигиеническую оценку ИН по основным критериям вредности и определить их место в системе гигиенической классификации, дать теоретическое обоснование моделям прогноза токсического действия по токсико-кинетическим параметрам и квантово-химическим характеристикам структуры молекул ИН, их метаболитов, выявить и описать закономерности разложения ИН в почве в зависимости от их структуры и типа почв, дать характеристику процессам миграции, обосновать использование установленных закономерностей как модели деструкции ИН. Теоретический анализ результатов исследований использован для научного обоснования гигиенических нормативов ИН: ОБУВ в воздухе рабочей зоны, МДУ для пищевых продуктов, ПДК в воде водоемов. Разработаны методики санитарно-химического контроля ИН в пищевых продуктах, объектах окружающей среды, биологическом материале. Внедрены в практику профилактические мероприятия по безопасному применению ИН.