Токсикация сельского хозяйства

До 1940 г. под «химизацией сельского хозяйства» подразумевалось лишь применение химических удобрений – азотных, фосфорных и калийных. Синтетических токсичных пестицидов в практике земледелия тогда еще не было. Первый очень эффективный инсектицид ДДТ применялся во время Второй мировой войны – в основном для дезинфекций одежды, госпиталей, казарм, общежитий или блиндажей. Превращение сельскохозяйственных угодий в поля боевых сражений, естественно, нанесло громадный ущерб всему сельскому хозяйству воевавших стран. Промышленность и разрушенные города восстанавливались быстрее, растущему городскому населению требовалось все больше продовольствия. Карточные системы распределения продуктов питания были отменены. Соответственно встала задача резко повысить производительность полей. Традиционные способы земледелия не могли обеспечить продовольствием растущие города. Защита растений путем обычной прополки или дополнительных культиваций и севооборотов была слишком трудоемкой, а рабочих рук не хватало. В период войны поля заросли, а вредители культур размножились. Поэтому появившаяся возможность уничтожать сорняки гербицидами, а насекомых – инсектицидами казалась крайне привлекательной. Об опасности этих ядов для здоровья людей и животных почти никто не думал. После жестокой войны, во время которой десятки миллионов людей уничтожались всеми возможными способами, потенциальный вред от пестицидов казался ничтожным. Никакой охраны труда при их применении почти не было. Опрыскивание в большинстве случаев производилось с воздуха сельскохозяйственной авиацией, и облако пестицидного аэрозоля переносилось ветром в населенные пункты.

О сохранении здоровья задумалось лишь следующее поколение людей, не знавших ужасов войны. Но за период смены поколений, то есть к 1970 г., производство пестицидов в мире выросло почти в сто раз и достигло 3 млн т. Одновременно сокращалась доля сельского населения. Сельскохозяйственный труд был менее престижным, и молодежь стремилась получить образование и работу в городах. В США активное фермерское население сократилось с 7 млн в 1960 г. до 3,3 в 1984-м и до 2,2 млн к 2006 г. В Великобритании за этот же период число активных фермеров уменьшилось с 1,5 млн до 384 тыс. В СССР, несмотря на административные меры, создававшие большие препятствия для свободной миграции населения, процесс урбанизации шел столь же активно.

В условиях снижения популярности крестьянского труда и роста спроса на высококачественное продовольствие стали возникать новые, «индустриальные» методы сельскохозяйственного производства. Возникли гигантские корпорации, состоящие из полностью механизированных сельхозпредприятий. Традиционные севообороты заменялись монокультурами, росло применение удобрений и пестицидов. Обработка посевов, садов и даже виноградников пестицидами производилась 10 – 12 раз в сезон. Появились также специальные синтетические средства для борьбы с грибками (фунгициды), грызунами (родентоциды), птицами (авициды), клещами (митициды), моллюсками (молюскоциды) и нематодами (нематоциды). Особые химикалии были разработаны для уничтожения личинок и бактерий. Естественно, что все эти вещества не только загрязняли сами продовольственные культуры, но и попадали в пищу. Поскольку совсем отказаться от применения химических средств было невозможно, то устанавливались «допустимые» и «предельно допустимые» дозы, которые редко кто проверяет, и поэтому они часто превышаются. Производство «органических продуктов» в качестве альтернативы токсификации возможно лишь в богатых странах, и пока оно не повлияло на динамику заболеваний, связанных с химическим загрязнением сельскохозяйственных продуктов. А производство и применение пестицидов в мире продолжают расти, так как урбанизация и сокращение сельского населения распространились на азиатские страны (Китай, Индию, Вьетнам) и на Африку. В Китае в 1982 г. сельское население составляло 79,4% от всего населения страны в 1 млрд человек. К 2008 г. доля сельского населения упала до 56% от общего населения в 1,3 млрд. Сельское население сократилось почти на 100 млн человек, а городское возросло почти на 400 млн. В результате Китай стал одним из главных импортеров продовольствия и самым крупным импортером химических удобрений и пестицидов. Проблемы с токсичностью экспортной китайской продукции достаточно хорошо известны.

Токсификация продовольствия

В последние 20 лет, особенно с развитием супермарк етов, сократила сь д оля свежих нат уральных, особенно местных, продуктов питания. Их заменили промышленно переработанные продукты, которые можно хранить на полках магазинов значительно дольше. Большинство из них содержит консерванты, подсластители, ароматизаторы, корректоры кислотности, эмульсификаторы, ингибиторы пенообразования, глазирующие и стабилизирующие соединения, красители, антиоксиданты, антисептики и многочисленные минеральные добавки. Многие из них имеют сложные химические формулы. Поскольку существующие законы обязывают производителей указывать на упаковках полный перечень компонентов, то некоторые химические названия добавок могли бы смутить и даже напугать покупателя. Кто купил бы, например, продукт питания, на упаковке которого написано, что он содержит про пил-4-гидроксибензонат или бутилированный гидрокситолуол? Между тем первый из них, получаемый синтезом из бензойной кислоты, является антисептиком, который регулярно добавляют не только в пиво, но и в разнообразные соусы и фруктовые напитки для увеличения сроков их хранения на полках магазинов. Бутилированный гидрокситолуол добавляется как антиоксидант в чипсы и крипсы, в маргарин и другие жиры и даже в готовые бутерброды, чтобы обеспечить более длительное сохранение вкуса и запаха. Чтобы сложные химические названия не отпугивали покупателей, было разрешено вводить для них шифрованные кодовые обозначения. Пропил-4-гидроксибензонат обозначается на упаковках как Е216, а бутилированный гидрокситолуол – как Е321. Е происходит от слова evaluated, что означает «проверенный». Но проверку производили давно. E321 получают из продуктов переработки нефти, и в настоящее время он считается канцерогеном. Несколько канцерогенов идентифицировано среди красителей. Уже к 1990 г. были одобрены для применения в пищевой промышленности более тысячи, в основном синтетических, соединений [11]. Избежать всех этих добавок в повседневном питании практически невозможно. И потребители с этим смирились. В конце концов, вредные для здоровья соединения образуются и при копчении рыбы, и при жарке шашлыков и при обжаривании кофейных бобов.

Физиологические и генетические последствия

Млекопитающие имеют более совершенные физиологические и биохимические системы детоксификации и выведения из организма вредных веществ, чем все другие классы животных. Это объясняется тем, что млекопитающие возникли в эволюции позднее других животных, лишь около 70 млн лет назад. Поэтому они питались за счет других классов животных и растений, имея максимально разнообразную пищу. Печень у млекопитающих, главный орган детоксификации, устроена сложнее. Она обеспечена богатейшим ассортиментом различных ферментов, способных окислять и переводить в растворимое состояние те вещества, которые были бы слишком токсичны для рептилий и даже для птиц. Сложнее устроены и почки млекопитающих, они обеспечивают удаление растворимых продуктов с мочой отдельно от продуктов, удаляемых через кишечник. Жирорастворимые токсины, которые нельзя удалить через почки, выходят через желчный пузырь, вместе с желчью. У птиц и у рептилий нет сформированного мочевого пузыря, и продукты выделения почек удаляются через клоаку. Возможность накопления мочи обеспечивает более высокую степень разведения алкалоидов растений, уменьшая их токсический эффект. Приматы, возникшие в эволюции позднее других млекопитающих, отличаются особой устойчивостью к токсинам. Однако такая устойчивость возникала по отношению к природным токсинам. Имеющиеся для этого приспособления в организме не могут защищать людей от синтетических соединений и промышленных загрязнителей внешней среды. Новые, сформировавшиеся относительно недавно условия окружающей среды создают у человека множество физиологических патологий и аномалий, которые не имеют аналогий у приматов, живущих в естественной среде. В человеческих сообществах, особенно в экономически развитых странах, резко снижена рождаемость и практически отсутствует естественный отбор наиболее полноценных геномов, существующий в природных популяциях животных. Однако мутагенность и канцерогенность различных химических веществ коррелируют между собой только в соматических клетках. Появление раковых опухолей в различных тканях – это чаще всего результат мутаций отдельных клеток. В зародышевых клетках всех видов животных с половым размножением мутации происходят значительно реже, так как в этих клетках существуют дополнительные возможности восстановления множества повреждений геномов с помощью более широкого ассортимента ферментов репарации ДНК, чем тот, который имеется в специализированных соматических клетках. Отбор полноценных геномов для нового поколения осуществляется также путем рекомбинации участков гомологичных хромосом при редукционном делении (мейоз), происходящем при созревании мужских и женских гамет. В последние десять-пятнадцать лет из-за очень активной кампании против использования лабораторных животных для проверки токсичности и мутагенности различных химических веществ эти тесты очень часто проводят лишь в культурах соматических тканей. Результаты таких тестов могут использоваться для медицинских и физиологических целей, однако они недостаточны для оценки генетических последствий.

Литература

1. Guilette L. J., Pickford D. B. et al. Reduction of penis size and plasma testosterone concentrations in juvenile alligators living in a contaminated environment // General and Comparative Endocrinology. 1996. Vol. 101. P. 32 – 42.

2. Carlsen E., Giwercman A., Keiding N., Skakkebaek N. E. Evidence for decreasing quality of semen during past 50 years // British Medical Journal. 1992. Vol. 305. P. 609 – 613.

3. Irvine S., Cawood E. et al. Evidence of deterioration semen quality in the United Kingdom: birth cohort study in 577 men in Scotland over 11 years // British Medical Journal. 1996. Vol. 312. P. 467 – 471.

4. Yucra S., Gasco M., Rubio J., Gonzales G. F. Semen quality in Peruvian pesticide applicators: association between urinary organophosphate metabolites and semen parameters // Environmental Health. 2008. Vol. 17. P. 59.

5. Swan S. H. Semen quality in fertile US men in relation to geographical area and pesticide exposure // Int. J. Androl. 2006. Vol. 29. P. 62 – 68.

6. Chavarro J. E., Toth T. L., Sadio S. M., Hauser R. Soy food and isoflavone intake in relation to semen quality parameters among men from an infertility clinic // Human Reproduction. 2008. Vol. 23. P. 2584 – 2590.

7. Kristof N. D. Learning from frogs // International Herald Tribune. 2009. 29 June.

8. World Largest Corporations. Global 500 // Fortune. 2009. No 14. July 20.

9. Knight J. Safety concerns prompt US ban on dietary supplement // Nature. 2004. Vol. 427. P. 90.

10. Teschke R., Schwarzenboeck A., Akinci A. Kava hepatoxicity: A European view // NZ Medical Journal. 2008. Vol. 121. P. 90 – 98.

11. Hansen M. Marsden J. E for Additives: The Complete «E» Number Guide. Wellingborough, Northamptonshire: Thorson Publishing Ltd, 1986. 223 p. (Sixteenth impression).

Глава 14. Органические продукты полезны для природы и для здоровья. Рост раковых заболеваний и канцерогены среды.

Рост частоты различных онкологических заболеваний в человеческом обществе был зафиксирован медицинской статистикой около 60 лет назад. В то время это объясняли радиоактивными загрязнениями поверхности планеты в результате многочисленных испытаний атомных бомб в атмосфере. О канцерогенном и мутагенном действии радиации тогда уже было хорошо известно, а вот химические канцерогены исследовали мало. Многолетняя и очень активная дискуссия по загрязнению среды радиоактивными изотопами привела к подписанию договора о запрещении испытаний атомных и термоядерных бомб в атмосфере и к переходу на подземные испытания. Поверхность Земли, начиная с 1963 г., медленно освобождалась от радиоизотопов, однако рост числа раковых заболеваний продолжался. Это не было неожиданностью, поскольку радиоактивные повреждения клеток могут проявляться в виде канцерогенеза через много лет. Даже в настоящее время некоторые формы рака встречаются значительно чаще в широком географическом ареале вокруг атомных полигонов в штате Невада в США и в Семипалатинской области в Казахстане [1]. Однако рост частоты многих раковых заболеваний в 1960 – 1970 гг. не совпадал с географией испытаний атомных бомб, и их онкологическая специфика отличалась от радиационной, при которой главными формами рака являются рак щитовидной железы и различные лейкозы. К 1975 г. Дания оказалась на первом месте по частоте рака прямой кишки, а Великобритания – по частоте рака бронхов. Япония лидировала по заболеваемости раком желудка, а США – по частоте рака толстого кишечника, прямой кишки и предстательной железы. Индия и Пакистан выделялись высокой смертностью от рака ротовой полости, гортани и пищевода [2]. Рак легких четко коррелировал с курением, и его частота была очень высокой в СССР, США, Канаде, Китае и Японии – в странах, которые являются основными потребителями сигарет. В послевоенный период во многих странах Европы и в США быстро развивалась химическая промышленность. В городках и рабочих поселках, разраставшихся вокруг химических предприятий, также наблюдался рост числа раковых заболеваний. Чаще всего это были ранее редкие формы рака – легких, печени, почек и мочевого пузыря. Производство пластмасс коррелировало с ростом частоты миелом и лейкозов, а производство мебели – с раком носовой полости. Особенно значительный рост частоты рака легких и дыхательных путей наблюдался у рабочих асбестовых заводов и жителей ближайших окрестностей. Вместе с раком легких там возникали очаги заболеваний асбестозом и мезотелиомой, и это не вызывало сомнений в том, что причиной патологий были именно асбестовая пыль и микроволокна. Асбест как строительный материал применялся к тому времени очень широко, и запреты на его производство вводились лишь после длительных судебных процессов. В Англии производство и использование асбеста запретили в 1979 г., в США – в 1989-м, в Австралии – лишь в 1991-м. В Индии, Китае и России асбест производился и использовался в строительстве до недавнего времени. В России центром асбестовой промышленности является город Асбест в Свердловской области.

К середине 1980-х годов смертность от различных форм рака в индустриально развитых странах вышла на второе место после смертности от сердечно-сосудистых заболеваний. Но разброс показателей по странам, даже в Европе, был очень велик. По данным ВОЗ, на каждые 100 тыс. жителей в СССР ежегодно умирало от рака 148 человек, в ФРГ – 259, в Великобритании – 279, в Дании – 284. Относительно низкой была смертность от рака в Югославии и в Болгарии (соответственно 137 и 150), тогда как в Чехословакии, имевшей более развитую химическую промышленность, она почти не отличалась от немецкой. Во Франции, где уровень сердечнососудистых патологий оставался очень низким, раковые заболевания выходили на первое место среди причин смертности. Все эти факты и сравнения выдвигали на первый план химические теории канцерогенеза. Становилось очевидным, что в среде обитания людей накапливаются канцерогены. При этом одна из групп исключительно токсических веществ – гербициды, фунгициды и пестициды, производимые во все возрастающих объемах, – вбрасывались в окружающую среду намеренно в процессе сельскохозяйственного производства и накапливались не только в почве и в воде, но и в продуктах питания.