Парақват: Химиялық құрамы, қасиеттері және қолданылуы

Кіріспе

Химиялық қосылыс гербицид ретінде қолданылады.
| СуретФайлы = Paraquat 3D balls.png
| СуретМөлшері =
| СуретФайлы1 = Paraquat.svg
| СуретМөлшері1 =
| PIN = 1,1′ Диметил[4,4′ бипиридин] 1,1′ дииум дихлориді
| БасқаАтаулары = Паракват дихлориді; Метил виолен дихлориді; MVCl2; Крискват; Дексурон; Эсграм; Грамурон; Орто Паракват CL; Пара кол; Пиларксон; Тота кол; Токсер Тотал; PP148; Циклон; Грамиксел; Грамоксон; Патклеар; AH 501; Бай Као Ку.
|Бөлім1=
|Бөлім2=Химиялық қасиеттері
| C=12 | H=14 | Cl=2 | N=2
| Түрі = Сары түсті қатты зат
| ҚайнауТм = >
| ҚайнауТмC = 300
| ҚайнауТм Сілтеме =
| PPfrases =
| СыртқыҚҚД = Aldrich MSDS
| ЖануТм =
| ӨздігіненҚозуТм =
| ЖШТ = 0.5 мг/м3 (тыныс алу) [тері]
| IDLH = 1 мг/м3
| LD50 = 57 мг/кг (егеуқұйрық, ауыз) 120 мг/кг (тышқан, ауыз) 25 мг/кг (ит, ауыз) 22 мг/кг (қоян, ауыз) Бұл тұз ең көп қолданылатын гербицидтердің бірі. Ол тез әрекет етеді және таңдамалы емес, тікелей жанасқанда жасыл өсімдік тінін өлтіреді. Ол сондай-ақ адамдар мен жануарлар үшін уытты (өлімге әкелетін), себебі оның тотығу-тотығу белсенділігі супероксид аниондарын тудырады. Ол Паркинсон ауруының дамуымен байланысты және 58 елде тыйым салынған. Паракват хлорид немесе басқа аниондармен тұз түрінде болуы мүмкін; заттың мөлшері кейде тек катион массасымен (паракват катионы, паракват ионы) көрсетіледі. Атауы төртіншілік азоттардың пара-позицияларынан шығарылған.

Өндіріс және окистендіру-түсіндіру реакциялары

Пиридинді аммиактағы натриймен өңдеу арқылы біріктіреді, содан кейін 4,4′ бипиридинді алу үшін тотықтырылады. Бұл химиялық зат хлорметанмен диметилденіп, дихлорид тұзы ретінде соңғы өнімді береді. Басқа метилдеуші заттарды қолдану балама контр-иондармен биспиридиний туындыларын береді. Мысалы, Хьюго Вейдельдің бастапқы синтезі дииодидті алу үшін метил йодиді пайдаланды. Паракваттың гербицидтік қасиеттері 1955 жылға дейін Англияның Беркшир округіндегі Джелоттс Хиллде орналасқан Империялық Химиялық Өнеркәсіптер (ICI) зертханаларында анықталған жоқ. Паракват алғаш рет 1962 жылдың басында ICI компаниясымен Gramoxone тауарлық атауымен өндіріліп сатылды және бүгінде ең көп қолданылатын гербицидтердің бірі болып табылады. Паракват селективті емес, контактілі гербицид ретінде жіктеледі. Оны өсімдіктерді қорғау өнімдерінде қолданылатын басқа заттардан ерекшелендіретін негізгі ерекшеліктері:

Ол көпжылдық шөптердің, кең жапырақты арамшөптердің және орналасқан көпжылдық арамшөптердің ұштарын жояды. Ол өте жылдам әрекет етеді. Ол қолданғаннан кейін бірнеше минут ішінде жаңбырға төзімді болады. Топырақпен жанасқанда ол жартылай деактивацияланады. Осы қасиеттер паракватты егістіксіз өңдеуді дамытуда пайдалануға әкелді. 2004 жылы Еуропалық Одақ паракватты қолдануға рұқсат берді, бірақ Швеция, Дания, Австрия және Финляндияның қолдауымен бұл шешімге шағымданылды. 2007 жылы сот паракватты белсенді өсімдік қорғау заты ретінде рұқсат еткен директиваны жойды, 2004 жылғы шешімде паракваттың нейротоксикалық әсеріне қатысты ешқандай көрсеткіш жоқ деп дұрыс емес қорытынды жасалғанын және паракват пен Паркинсон ауруы арасындағы байланыс туралы зерттеулер қарастырылуы керек екенін мәлімдеді. Осылайша, 2007 жылдан бері Еуропалық Одақта паракватқа тыйым салынды. Әлемдік тыйым салу үшін үздіксіз халықаралық науқан жүріп жатыр, бірақ арзан және танымал паракват көптеген дамытушы елдерде бұрынғысынша шектеусіз қолданылуда. Роттердам конвенциясының Химиялық шолу комитеті (ХШК) 2011 жылы Конвенцияның III қосымшасына енгізу үшін Тараптар конференциясына (ТК) паракват дихлоридінің формулаларын ұсынды. Содан бері Үндістан мен Гватемала сияқты елдердің шағын тобы, өндірушілердің қолдауымен, Роттердам конвенциясы мақсаттары үшін паракватты қауіпті химиялық зат ретінде тізімдеуге кедері келтірді.

Арамшөптерге қарсы күрес

Гербицидтерге төзімді арамшөптердің мәселесі гербицидтердің әртүрлі әсер ету механизмі бар түрлерін қолдану арқылы, сондай-ақ егін алмастыру сияқты мәдени шаралармен бірге, интегралды арамшөптерді басқару (IWM) жүйелерінде шешуге болады. Паракваттың ерекше әсер ету механизмі, өте кең таралған таңдаусыз гербицид глифосатқа төзімділік дамыған арамшөптердің алдын алу және оларды басу үшін қолданылатын аз ғана химиялық құралдардың бірі болып табылады. Мысалы, Австралияда "қос соққы" жүйесі қолданылады. Егін егу алдында арамшөптерге глифосат шашырылады, содан кейін жеті-он күннен кейін паракват гербициді шашырылады. Глифосатпен бір рет шашыруға қарағанда екі есе қымбат болғанымен, "Қос соққы" жүйесі фермерлер тарапынан төзімділікті басқару стратегиясы ретінде кеңінен қолданылады. Дегенмен, Батыс Австралиядағы жүзімдікте екі гербицидке де төзімділік байқалды – бірақ бұл жалғыз хабарлама қолданылған тәртіп туралы ешқандай мәлімет бермейді, әсіресе егер екі гербицид "қос соққы" ретімен қолданылса. Ғылыми журнал Weed Research-те жарияланған компьютерлік модельдеу, глифосат пен паракватты жыл сайын алмастырып қолданған жағдайда, 30 жылдан кейін бес егістіктің біреуінде ғана глифосатқа төзімді жылдық рауграсс (Lolium rigidum) болуы күтіледі, бұл тек глифосатпен шашырылған егістіктердің шамамен 90%-ымен салыстырылады. Глифосаттан кейін паракватпен тазалау жүргізілетін "Қос соққы" режимі глифосатқа төзімді рауграсстан барлық егістікті кем дегенде 30 жыл бойы сақтайды деп болжанды.

Уыттылық

Паракват адам үшін ауыз жолымен токсикалық (II санат) және тері арқылы орташа токсикалық (III санат). Таза паракват жұтылған кезде сүтқоректілерге, соның ішінде адамға, өте улы, ауыр қабынуға әкеледі және өкпеге ауыр зақым келтіруі мүмкін (мысалы, қайтымсыз өкпе фиброзы, сондай-ақ "паракват өкпесі" деп аталады), жедел тыныс алу синдромы (АРДС) және өлімге соқтыруы мүмкін. Өлім-жітім көрсеткіші 60–90% аралығында бағаланады. Фуллер топырағы немесе белсендірілген көмір уақытына байланысты жағдайды жақсартуға көмектеседі. Гемодиализ, гемофильтрация, гемоперфузия немесе антиоксидантты терапия да ұсынылуы мүмкін. Өлім жұтылғаннан кейін 30 күнге дейін болуы мүмкін. Өкпе зақымдануы – уланудың басты белгісі. Бауыр, жүрек, өкпе және бүйрек жетіспеушілігі бірнеше күннен апталарға дейін дамуы мүмкін, бұл жұтылғаннан кейін 30 күнге дейін өлімге әкелуі мүмкін. Көп мөлшерде әсер еткендердің аман қалуы күмән. Созылмалы әсері өкпе зақымдануына, бүйрек жетіспеушілігіне, жүрек жетіспеушілігіне және қыртқыш ішек тарылуына (оезофагиялық стенозға) алып келуі мүмкін. Паракваттың адамға зиянды әсер ету механизмі әлі толыққанды анықталған жоқ. Ауыр қабыну өте реактивті оттегі және нитрит түрлерінің пайда болуынан туындаған окислик стресс нәтижесі деп есептеледі. Окислик стресс митохондриялық улануға, апоптозға және липидтердің пероксидтелуіне әкелуі мүмкін, бұл органдардың зақымдануына жауапты болуы мүмкін. Асқазаннан шығарылған немесе түкірілген тіпті кішкентай доза да өкпеде талшықты тіндердің өсуінен туындаған өлімге алып келуі мүмкін, бұл тұншығуға (асфиксияға) соқтырады. Паракватты ішкеннен туындаған кездейсоқ өлім-жітімдер мен өз-өзіне қол жұмсаулар жиі кездеседі. Мысалы, Қытайда әр жылы 5000-нан астам адам паракваттан уланудан көз жұмады. Паракватқа ұзақ уақыт бойы тозу өкпе мен көзге зақым келтіруі мүмкін, бірақ АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігі (EPA) өз тексерулерінде репродуктивтік/фертильдік зақымдалуды анықтаған жоқ.

"Паракуат құмырасы"

1970 жылдардың соңында АҚШ үкіметінің қолдауымен Мексикадағы марихуана егістіктерін паракватпен шашу туралы даулы бағдарлама жүзеге асырылды. Мексика 1975 жылы марихуана мен опий егістіктерін жоюға тырысқаннан кейін, АҚШ үкіметі тікұшақтар мен басқа да технологиялық көмек жіберіп көмектесті. Тікұшақтар паракват және 2,4 D гербицидтерін егістіктерге шашу үшін пайдаланылды; бұл заттармен ластанған марихуана АҚШ нарықтарында пайда бола бастады, бұл бағдарлама туралы пікірталас тудырды. Паракватпен ластанған марихуананы тыныс арқылы жұтқаннан денсаулыққа зиян келгені әлі анықталған жоқ. 1995 жылғы зерттеуде "марихуана тұтынушыларындағы өкпе және басқа да зақымданулар паракваттың салдарынан туындаған деп ешқашан анықталған жоқ" делінген. Сондай-ақ, АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігінің нұсқаулығында: "Бұл механизм арқылы туындайтын уытты әсерлер өте сирек немесе мүлдем болған емес. Марихуананы ластайтын көптеген паракваттар темекі шегу кезінде дипиридилге айналады, ол жапырақ материалдарының (оның ішінде марихуананың) жануынан пайда болады және аз ғана уытты қауіп төндіреді" делінген. Imperial Chemical Industries компаниясы жүргізген зерттеуде, паракватты жұтқан егеуқұйрықтар бірнеше аптадан кейін тыныс алу жолдарындағы қабыршақты метаплазияның дамуын көрсетті. Бұл зерттеу Мемлекеттік департаментке Mitre Corporation ұсынған есепке енгізілді. АҚШ Халық денсаулығы қызметі "Бұл зерттеуді адамдар үшін қауіпсіз ингаляциялық дозаны есептеу үшін пайдалануға болмайды" деп мәлімдеді.

Өзін-өзі өлтіру және кісі өлтіру үшін қолдану

Паракваттан уланудан қайтыс болғандардың басым көпшілігі (93 пайызы) өз-өзіне қол жұмсау болып табылады, бұл көбінесе дамушы елдерде кездеседі. Мысалы, 1979 жылдан 2001 жылға дейін Самоадағы өз-өзіне қол жұмсаудың 70 пайызы паракваттан уланудан болған. Тринидад және Тобаго Грамоксонды (паракваттың саудалық атауы) қолдану арқылы жасалған өзін-өзі өлтірудің жоғары деңгейімен ерекше көзге түседі. Тринидадтың оңтүстігінде, әсіресе Пенал және Дебеде 1996-1997 жылдар аралығындағы суицидтердің 76 пайызы паракваттан болған, оның 96 пайызы ром сияқты алкогольді шамадан тыс ішумен байланысты. 2007 жылы әйгілі сәнгер Изабелла Блоу паракватты қолданып өз-өзіне қол жұмсады. Паракват дамушы елдерде өзін-өзі өлтіру құралы ретінде кеңінен қолданылады, себебі ол төмен бағада кеңінен қол жетімді. Сонымен қатар, удың мөлшері аз (10 мл немесе 2 шай қасық өлтіруге жеткілікті). Паракватты бақылауға немесе тіпті толығымен тыйым салуға бағытталған науқандар бар, сондай-ақ қолданушыларды оқыту және паракват сақталатын жерлерді жабу арқылы оның қолжетімділігін шектеуге бағытталған әрекеттер жүргізілуде. 2011 жылы Оңтүстік Кореяда паракватқа толық тыйым салынғаннан кейін пестицидтерден болатын өлім-жітім 46 пайызға төмендеді, бұл жалпы суицид деңгейінің төмендеуіне әсер етті. 1985 жылы Жапонияда паракватты у ретінде қолданғаннан кейін адамдар қаза тапты. 1981 жылы Ұлыбританияда бір әйел күйеуін улау үшін паракватты қолданды. Америкалық серийлі кісі өлтіруші Стивен Дэвид Кэтлин 1976 мен 1984 жылдар аралығында екі әйелін және асырап алған анасын паракватпен өлтірді.

Паркинсон ауруы

ДДҰ (2022) мәліметтері бойынша Паркинсон ауруының алдын алу шараларының бірі – Паркинсон ауруымен байланысты пестицидтерге (мысалы, паракват пен хлорпирифос) және химиялық заттарға (мысалы, трихлорэтиленге) тыйым салу, сондай-ақ ДДҰ ұсынымдарына сәйкес қауіпсіз баламаларды әзірлеу, және Паркинсон ауруы үшін маңызды тәуекел факторы болып табылатын ауаның ластану деңгейін азайту және оған ұшырауды қысқарту шараларын жеделдету. 2011 жылғы зерттеу паракватты қолдану мен ферма жұмысшыларында Паркинсон ауруы арасындағы байланысты көрсетті. Мақаланың авторларының бірі паракваттың кейбір оттегі туындыларын көбейтіп, жасуша құрылымына зиян келтіруі мүмкін екенін, ал паракватты немесе осыған ұқсас әрекет ету механизмі бар басқа пестицидтерді қолданған адамдарда Паркинсон ауруы даму ықтималдығы жоғары екенін айтты. 2021 жылғы шолу қолда бар мәліметтер мұқият себеп-салдарлық байланысты растамайды деген қорытынды жасады. 2022 және 2023 жылдары Үндістаннан шыққан екі шолу паракваттың окис стресін айтарлықтай күшейтетінін және Паркинсон ауруымен (ПД) байланысты екенін нақты көрсетті, сондай-ақ «Зерттеулерге сүйенсек, PQ және MB біріктірілген әсері ПД-дағы нейродегенерацияға елеулі үлес қосады» делінген. Ұлыбританияда паракватты қолдануға 2007 жылы тыйым салынды, бірақ гербицидтің өндірісі мен экспорттауы әлі де рұқсат етілген. 2022 жылдың сәуір айында BBC британдық фермерлердің бірінің британдық паракват өндірісіне тыйым салуды талап еткенін және «Паракват пен Паркинсон ауруы арасындағы ықтимал байланыс бойынша ғылыми консенсус жоқ және көптеген қайшы зерттеулер бар» деп мәлімдегенін хабарлады. АҚШ-та Syngenta компаниясына қарсы топтық сот ісі жалғасуда; компания шағымдарды мойындамайды, бірақ келісім төлемдеріне 187,5 миллион фунт стерлинг төледі. 2023 жылдың қараша айына қарай, АҚШ-тағы паракватқа қатысты көп аудандардағы сот ісінде Syngenta (Грамоксон өндірушісі) және Chevron (бұрынғы дистрибьютор) компанияларына қарсы 4000-нан астам талаптар қаралып жатыр; алғашқы сот отырысы 2024 жылы басталады. 2023 жылы The Guardian газетіне берген сұхбатында істің ішкі құжаттары «Syngenta және Chevron басшылығы паракватпен байланысты ықтимал тәуекелдер туралы ондаған жылдар бойы білгенін көрсетеді. Syngenta компаниясы 1985 жылғы ішкі жазбасында олар оған [паракватқа] «негізгі өнім» ретінде тәуелді екенін және оны қорғау үшін барлық мүмкіндікті пайдалануға дайын екенін» атап өтті. «Олар қолдана алатын ғылыми зерттеулерді жасау туралы, сондай-ақ реттеуші органдармен әрекеттесу стратегияларын әсер ету туралы сөйлейді». Паркинсон ауруы, қоршаған орта және гендер арасындағы байланысты 17 жыл бойы NIEHS қаржыландырған зерттеуде кейбір пестицидтер, соның ішінде паракват, манеб, зирам, беномил және бірнеше органофосфатты пестицидтер, соның ішінде диазинон және хлорпирифос Паркинсон ауруының пайда болуына және прогрессиясына ықпал ететіні анықталды. 2022 жылғы зерттеуде Паркинсон ауруы бар және ауыл шаруашылығында қолданылатын пестицидтердегі он түрлі белсенді ингредиентке жоғары деңгейде ұшыраған адамдардың моторлық және моторлық емес белгілері, олармен салыстырғанда жылдамдау мүмкін екені көрсетілді. NIEHS жүргізген басқа зерттеулерде екі пестицидті – ротенон немесе паракватты кәсіби түрде қолданған адамдарда Паркинсон ауруы қолданбағандарға қарағанда 2,5 есе жиі дамитыны анықталды. Сонымен қатар, үйде немесе бақта пестицидтерге ұшыраған адамдар Паркинсон ауруына шалдығу қаупі жоғары болуы мүмкін. Пестицидтер аурудың таңдамалы түрде шабуылдайтын ми жасушалары – дофаминергиялық нейрондарды қорғауға арналған биологиялық жолдарды тікелей немесе жанама түрде бұзуы мүмкін. Кейбір пестицидтер, мысалы ротенон, митохондрияның қызметін тікелей бұзады, яғни клетканың жұмысын қамтамасыз ететін энергияны өндіреді. NIEHS зерттеушілері мида ротенонға ерте даму кезеңінде әсер етуі митохондрияны бұзып, эпигеномды өзгерткенін көрсетті – гендерді қосу мен өшіруді іске асыратын химиялық белгілер – және бұл өзгерістер өмір бойы сақталады. Паракват сияқты басқа пестицидтер жасушаларды зақымдайтын еркін радикалдар өндірісін арттырады. Кейбір адамдар жасына немесе генетикалық ерекшеліктеріне байланысты пестицидтердің зиянды әсеріне көбірек ұшырайды. Көптеген зерттеулер Паркинсон ауруына шалдығу қаупі жоғары екенін түсінуге көмектесетін генетикалық өзгерістерді анықтады. NIEHS жүргізген ауыл шаруашылығы саласының зерттеулерінен алынған деректерді пайдаланып, зерттеушілер паракватты қолданудан Паркинсон ауруының қаупі GSTT1 деп аталатын геннің белгілі бір нұсқасы бар адамдарда ерекше жоғары екенін анықтады. Сол сияқты, басқа зерттеулер органофосфатты пестицидтердің метаболизмі үшін маңызды PON1 генінің төмен деңгейі бар адамдарда ауру прогрессиясы жылдамдағанын көрсетті. Алдын алу шаралары мен Паркинсон ауруы арасындағы байланыстарды одан әрі зерттеу, сондай-ақ алдын алу терапиясы аурудың таралуын азайтуға көмектеседі. Мысалы, паракват, перметрин және трифлуралин қолданатын фермерлер арасында қорғаныш қолғаптар мен басқа да гигиеналық шараларды қолдану Паркинсон ауруының қаупін азайтады.

According to the WHO (2022), some of the measures to prevent Parkinson's disease include "banning of pesticides (e. g., paraquat and chlorpyrifos) and chemicals (e. g., trichloroethylene) which have been linked to PD and develop safer alternatives as per WHO guidance" and "accelerate action to reduce levels of and exposure to air pollution, an important risk factor for PD". A 2011 study showed a link between paraquat use and Parkinson's disease in farm workers. A co author of the paper said that paraquat increases production of certain oxygen derivatives that may harm cellular structures, and that people who used paraquat, or other pesticides with a similar mechanism of action, were more likely to develop Parkinson's. A review in 2021 concluded that the available evidence does not support a causal conclusion. In 2022 and 2023, two reviews from India "decisively demonstrated that paraquat is a substantial stimulant of oxidative stress, and is associated with Parkinson's disease (PD)"; and stated that "From the studies we can consider that PQ and MB with its combined effects has tremendous contribution towards neurodegeneration in PD." In the UK, the use of paraquat was banned in 2007, but the manufacture and export of the herbicide is still permitted. In April of 2022, the BBC reported that some UK farmers had called for a ban on British production of paraquat, and stated that "There is no scientific consensus and many conflicting studies on any possible association between Paraquat and Parkinson's". In the US, a class action lawsuit against Syngenta is ongoing; the company rejects the claims but has paid £187.5 million into a settlement fund. As of November 2023, more than 4,000 cases against Syngenta (manufacturer of Gramoxone) and Chevron (the former distributor) are pending in the paraquat multidistrict litigation in the US; the first trial will start in 2024. In 2023, a contributor to The Guardian alleged that internal documents from the case "show Syngenta and Chevron management have known about possible risks associated with paraquat for decades Syngenta, with one internal memo in 1985 noting that they depended on it [paraquat] as a 'major product' and 'would do whatever possible to defend it'" and "They talk about developing scientific studies that they can use They talk about influencing strategies with regulators." A 17 year long, NIEHS funded study of the links between Parkinson's disease, environment, and genes shows that some pesticides, including paraquat, maneb, ziram, benomyl, and several organophosphate pesticides, including diazinon and chlorpyrifos, contribute to Parkinson's disease onset and progression. People with Parkinson's disease who are exposed to a high level of ten different active ingredients in agricultural pesticides may see their motor and non motor symptoms progress faster compared with those who are not, a 2022 study found. Other NIEHS research found that people who occupationally used two pesticides, rotenone or paraquat, developed Parkinson's disease 2.5 times more often than non users. In addition, people exposed to pesticides in the home or garden may face a greater chance of developing Parkinson's disease. Pesticides may directly or indirectly disrupt the biological pathways that normally protect dopaminergic neurons, the brain cells selectively attacked by the disease. Some pesticides, like rotenone, can directly block the function of mitochondria, the structures that create energy to run the cell. NIEHS researchers showed in mice that disrupting mitochondria through exposure to rotenone early in development changed the epigenome—the chemical tags that turn genes on and off—in ways that persisted throughout life. Other pesticides, like paraquat, have been found to increase production of free radicals that can damage cells. Some people are more vulnerable to the harmful effects of pesticides because of their age or genetic makeup. Many studies identified genetic variations that provide insight into why certain people appear to be at higher risk of developing Parkinson's. Using data from a NIEHS conducted agricultural health study, researchers found that Parkinson's risk from paraquat use was particularly high in people with a particular variant of a gene known as GSTT1. Similarly, other research has indicated that people with lower levels of the PON1 gene, which is important for the metabolism of organophosphate pesticides, showed faster progression of the disease. Further research into links between preventable exposures and Parkinson's disease, as well as preventative therapies, could help reduce the incidence of the disease. For example, using protective gloves and other hygiene practices reduced the risk of Parkinson's disease among farmers using paraquat, permethrin, and trifluralin.