В развитых странах мира распространение (передача, использование, продажа-покупка) такой информации о пестицидах четко регламентируется как общими законодательными актами об охране интеллектуальной собственности, так и специальными законами о пестицидах. Используя данные регистранта, эксперты национальных регистрирующих органов дают оценку регистрируемым пестицидам, в т.ч. и экологическую.
Требования к пестицидам за последние 10--15 лет значительно ужесточились, и получение новых данных о них обходится все дороже. Затраты на разработку препарата с новым действующим веществом и последующую его регистрацию составляют десятки миллионов долларов. Поэтому понятно стремление к объединению усилий, как пестицидной промышленности, так и регулирующих органов. Очевиден прогресс в гармонизации процесса регистрации пестицидов на надгосударственном уровне. Так, ведущие страны, входящие в ОЭСР (Организация экономического сотрудничества и развития), договорились об оформлении досье на регистрируемые пестициды и документов по их оценке в единых «форматах ОЭСР» («OECD Member Countries'Vision: A Global Approach to the Regulation of Agricultural Pesticides», OECD, 2004). Это позволяет, в частности, разделить труд по оценке досье между регулирующими органами стран ОЭСР и дает возможность пользоваться данными по оценке пестицидов (Monograph) всем странам-участницам этой организации. В результате такой кооперации процесс регистрации становится дешевле и ускоряется замена устаревших пестицидов на новые и менее опасные пестицидные продукты. Важно отметить, что в 2007 г. Россия, как крупный мировой потребитель пестицидов, начала процедуру вступления в ОЭСР. /45/
После регистрации пестицида в какой-либо из стран, как правило, появляются публикации о нем в открытой печати (специальные научные издания). Они обычно являются результатом исследований независимых ученых и расширяют знания о данном пестициде. Такие открытые данные о действующем веществе пестицида и препаратах на его основе могут использоваться для поддержки регистрации других пестицидных продуктов с тем же действующим веществом.
Обладание такими информационными сведениями интенсифицирует исследования как в области изыскания пестицидов с высоким уровнем физиологической и экологической избирательности, так и совершенствования стратегии и культуры их применения. В противном случае, в условиях возрастающей критики химического метода и ухудшающейся экологической ситуации, отрицательные аспекты последействия применения пестицидов могут превалировать над положительными.
Закономерно, что эффективность действия пестицидов, прежде всего, зависит от - химической природы действующего вещества (Д.В.), препаративной формы, и технологии производства, что и подтвердит нижеизложенный материал.
1.9.2 Современные технологические аспекты получения и применения действующих веществ в производстве пестицидов
Создание новых ХСЗР - процесс наукоемкий, требующий огромных финансовых затрат. Крупные компании, такие, как «Байер» или «Сингента», тестируют более 100 тыс. соединений в год, исследуют огромное количество веществ. Примерно из 40 - 50 тыс. соединений находят одно активное, с которым начинают экспериментировать.
Современные пестициды должны отличаться:
§ низкой токсичностью для человека, полезных животных и других объектов окружающей среды;
§ отсутствием отрицательных эффектов при длительном воздействии малых доз, в том числе мутагенного, канцерогенного и тератогенного действия (повреждающий зародыш);
§ низкой персистентностью (низкая устойчивость в окружающей среде со временем разложения не более одного вегетационного периода).
Кроме того, они должны обладать следующими свойствами:
§ высокой эффективностью в борьбе с вредными организмами,
§ экономической целесообразностью использования,
§ доступностью сырья и производства.
Ядром технологической цепочки пестицидного производства является - действующее вещество. Современный мировой ассортимент пестицидов включает более 300 действующих веществ гербицидов, 250 - действующих веществ инсекто-акарицидов и нематоцидов, 150 - действующих веществ фунгицидов. Кроме того, в производственных условиях изучаются десятки регуляторов роста.
Действующее вещество, на основе которого готовится новый препарат, выбирается примерно из более чем 30000 синтезированных химических соединений.
За последние 10 лет затраты времени на создание и изучение препарата возросли, в среднем, от 58 до 100 месяцев (в США от создания действующего вещества до первой регистрации проходит 110 месяцев). После синтеза действующего вещества 6 лет затрачивается на его изучение, около 4 лет - на опытно-производственные испытания. Затем 10 лет наблюдается наращивание мощностей по производству препаратов.
В качестве пестицидов все чаще используют сложные химические соединения, синтез которых приближается к некоторым лекарственным препаратам.
С каждым годом снижается вероятность выявления новых действующих веществ и повышается стоимость разработки химических препаратов для защиты растений (стоимость разработки одного нового пестицида в США в 1980 году составляла 23 млн. долл., в 1995 году - 60 млн. долл., а в 2005 г. - 100 млн. долл.).
Целесообразно проанализировать технологические приоритеты при выборе Д.В. для современных пестицидов и потребительские предпочтения при использовании готовой продукции.
Инсектициды
Основное требование к применяющимся на практике инсектицидам -сочетание целевой эффективности и безопасности. Такие препаративные формы, как приманки в контейнере, гранулы, шарики, липкие ловушки, ленты, гели, пасты, относятся к наиболее безопасным. Современный ассортимент инсектицидов для борьбы с основными видами вредителей включает представителей 7 химических групп (ФОС, пиретроиды, карбаматы, нереистоксины, фенилпиразолы, бензоилмочевины, неоникотиноиды), препараты на основе бактерий класса актиномицетов (авермектины, спиносины), биопрепараты на основе спорово-кристаллических комплексов. Однако в нем по прежнему доминирующее положение занимают пиретроиды.
Инсектициды на основе пиретринов представляют собой широкий спектр препаратов, являющихся производными природного препарата пиретрума. Действие таких препаратов основано на поражении нервной системы вредителей. Относятся к препаратам 3 класса, т.е. малотоксичные для млекопитающих и птиц, но токсичны для рыб. Названия всех пиретринов оканчиваются либо на «-трин» либо на «-валерат». Например, циперметрин является основой популярных таблеток «Интавир» и «Искра», эмульсии «Циткор», «Кинмикс» (Венгрия), «Каратэ» (Великобритания), «Шерпа» (Франция), «Фастак» (Германия), «Фьюри» (США), а средство «Суми-альфа» (Япония) - на основе эсфенвалерата.
Важно помнить, что их бессистемное использование приводит к формированию групповой резистентности вредителя к препаратам данного химического класса, а также перекрестной резистентности к ряду фосфорорганических соединений. Вся мировая практика борьбы с резистентными популяциями вредителей показывает, что наиболее перспективной мерой является система, основанная на чередовании препаратов разного механизма действия и экологически оправданном использовании методов их применения.
В конце 90-ых гг. поиск новых инсектицидов интенсивно проводился среди соединений, относящихся к новым химическим классам, имеющим различные механизмы действия - нереистоксины, фенилпиразолы, бензоилмочевины, неоникотиноиды, а также биологические препараты на основе токсинов бактерий из класса актиномицетов.
Представитель класса нереистоксинов «Банкол 500, СП» (д.в. бенсултап) синтезирован на основе природного нереистоксина морских кольчатых червей-аннелид.
Фенилпиразолы - «Регент 800, ВДГ» и «Регент25, КЭ» (д.в. фипронил) отличаются уникальным механизмом действия (препятствуют подвижности ионов хлора), благодаря чему они эффективны в борьбе с устойчивыми популяциями.
Бензоилмочевины - «Матч 50, КЭ»(д.в. люфенурон) и «Римон 100, СК*» (д.в. новалурон) обладают механизмом действия, отличным от нейротоксичных соединений. Они относятся к ингибиторам синтеза хитина насекомых, что обуславливает высокую степень их селективности и безопасности для теплокровных и полезных членистоногих.
Сравнительно новый класс неоникотиноиды (препараты на основе ацетамиприда, имидаклоприда, тиаметоксама, клотианидина) отличаются по механизму действия от пиретроидов и ФОС, блокируют специфическую мишень центральной нервной системы насекомых, что приводит к их гибели. Особый интерес неоникотиноиды представляют в связи с наличием у них системной активности. Например, препарат «Актара», действующим веществом которого является тиаметоксам. Препарат обладает высокой системной активностью при внесении в почву, класс опасности - 3. /46/
Наиболее безопасные инсектициды на основе авермектинов, получаемые в результате микробиологического синтеза. Д.В.-авермектины - природные высокоспецифичные нейротоксины, продуцируемые бактерией Streptomyces avermitilis, которые, проникая в микродозах в организм членистоногих, необратимо поражают их нервную систему, а также убивают яйца клещей и других насекомых. Класс опасности - 4. К этой группе относятся препараты: «Акарин», «Агравертин», «Фитоверм», «Вертимек». Чрезвычайно эффективны против всех клещей, белокрылок, тлей, трипсов и других насекомых. Рабочий раствор малотоксичен для теплокровных существ, имеет слабый неприятный запах. Не вызывает привыкания у вредителей.
В Институте органической химии Уфимского НЦ РАН [450054, г. Уфа, пр. Октября, 71, тел.: (347)235-5560,факс: (347)235-6066] создана технология и пилотная установка получения высокоэффективного инсектицида «Бенсултап» с использованием отечественных продуктов химической промышленности. Технология базируется целиком на отечественном сырье: бензолсульфохлориде, хлористом аллиле, диметиламине. Основные процессы проводятся с использованием ионных жидкостей и ультразвукового облучения, существенно отличающихся от таковых, когда растворителями являются органические вещества и вода. Ионные жидкости - наиболее перспективные растворители с точки зрения минимального воздействия на окружающую среду. Они легко отделяются и очищаются от продуктов реакции и могут быть использованы повторно. В настоящее время ионные жидкости используются в более чем в 300 процессах органического синтеза, в том числе каталитических.
Не менее важным методом интенсификации химических реакций является ультразвуковое облучение. Оригинальность технологии получения «Бенсултапа» и его полупродуктов с использованием ионных жидкостей и ультразвукового облучения в том, что повышается конверсия, выход и селективность химических процессов. Препаративная форма - смачивающийся порошок «Бенсултапа». В отличие от используемых в мире (японская фирма «Ничимен»), указанная технология производства бенсултапа, помимо доступности сырья предоставляет производителю ряд преимуществ:
§ экологическая сбалансированность за счет снижения расхода химических реагентов и отсутствия неутилизируемых отходов производства;
§ возможность переналаживания производства на выпуск других малотоннажных продуктов в короткие сроки.
Промышленная реализация технологии позволит получить малотоксичный для теплокровных инсектицид, сочетающий высокую инсектицидную активность с безопасностью для пчел и рыб.
Ранее широкий спектр инсектицидов на основе фосфорганических соединений (ФОС) из-за существенных недостатков (резистентность, низкая избирательность, повышенная мутагенность и канцерогенность) вытесняется вышеуказанными препаратами. Некоторые ФОС запрещены для применения на пищевых культурах Всемирной Организацией Здравоохранения (Фентион - ДМТФ). Класс опасности данных соединений - 3 и 2. Названия многих (но не всех) Д.В. а также самих препаратов из этой группы содержат окончание «-фос» и «-тион» - пиримифос-метил, карбофос, хлорпирифос, дихлорфос, ДМТФ.
Важно отметить и тот факт, что ставка на замену химических инсектицидов биологическими средствами весьма заманчива, но до сих пор пассивно реализуемая. По данным специалистов США, объем работ по защите растений с помощью биологических средств не превышал 1 % в 1989 году и, по самым, оптимальным данным, в 2005 г. достиг не более 10 %.
Фунгициды
В настоящее время самые перспективные фунгициды - это препараты комплексного действия, содержащие в своей основе комбинацию нескольких Д.В.
В качестве фунгицидов и протравителей семян до сих пор в значительных количествах используются дитиокарбаматы (ТМТД, манеб, цинеб, поликарбацин, манкоцеб, соединения меди и новые системные фунгициды), несмотря на свою токсичность. Дитиокарбаматы разделяются на три химические группы: тиурамы, диметилдитиокарбаматы и этилен-бис-дитиокарбаматы. Дисульфид углерода (CS2) и его основной метаболит 2-ти-отиазолидин-4-карбоновая кислота (ТТКК) являются метаболитами, общими практически для всех дитиокарбаматов.